JP2008105231A - Liquid repellent film forming method, ink jet head manufacturing method, ink jet head and electronic apparatus - Google Patents
Liquid repellent film forming method, ink jet head manufacturing method, ink jet head and electronic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008105231A JP2008105231A JP2006289061A JP2006289061A JP2008105231A JP 2008105231 A JP2008105231 A JP 2008105231A JP 2006289061 A JP2006289061 A JP 2006289061A JP 2006289061 A JP2006289061 A JP 2006289061A JP 2008105231 A JP2008105231 A JP 2008105231A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- liquid repellent
- repellent film
- forming
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 153
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 239000005871 repellent Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 230000002940 repellent Effects 0.000 title claims abstract description 98
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 99
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 96
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 96
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 44
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 86
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 57
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 41
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 36
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 32
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 18
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 157
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 100
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 79
- 230000008569 process Effects 0.000 description 48
- 239000002585 base Substances 0.000 description 37
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 25
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 7
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 7
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 5
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007611 bar coating method Methods 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- 239000001042 pigment based ink Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- -1 NaOH and KOH Chemical class 0.000 description 3
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- FYGHSUNMUKGBRK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trimethylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1C FYGHSUNMUKGBRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000000813 microcontact printing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 2
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- UOHMMEJUHBCKEE-UHFFFAOYSA-N prehnitene Chemical compound CC1=CC=C(C)C(C)=C1C UOHMMEJUHBCKEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- YPSXFMHXRZAGTG-UHFFFAOYSA-N 4-methoxy-2-[2-(5-methoxy-2-nitrosophenyl)ethyl]-1-nitrosobenzene Chemical compound COC1=CC=C(N=O)C(CCC=2C(=CC=C(OC)C=2)N=O)=C1 YPSXFMHXRZAGTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZZHNUBIHHLQNHX-UHFFFAOYSA-N butoxysilane Chemical compound CCCCO[SiH3] ZZHNUBIHHLQNHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical compound F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N cyclohexylbenzene Chemical compound [CH]1CCCC[C@@H]1C1=CC=CC=C1 HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001041 dye based ink Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N ethoxysilane Chemical compound CCO[SiH3] CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000001182 laser chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N methoxysilane Chemical compound CO[SiH3] ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JLGNHOJUQFHYEZ-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCC(F)(F)F JLGNHOJUQFHYEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】下地層に対する撥液膜の密着性が高く、耐擦性に優れる撥液膜を得る方法、耐擦性に優れる撥液膜を備えたインクジェットヘッド、その製造方法および当該インクジェットヘッドを備える電子機器を提供すること。
【解決手段】撥液膜形成方法は、基材の表面に撥液性を有する撥液膜19を形成する撥液膜19形成方法であって、基材の一方の面側にプラズマ重合膜17で構成される下地層を形成する第1の工程と、露点が−40〜20℃であるガス雰囲気下で、下地層の表面に酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程と、酸化処理が施された下地層に撥液膜19を形成する第3の工程とを有する。
【選択図】図6A method for obtaining a liquid repellent film having high adhesion to the undercoat layer and excellent in abrasion resistance, an ink jet head provided with a liquid repellent film excellent in abrasion resistance, a method for producing the same, and the ink jet head Providing electronic equipment.
A method for forming a liquid repellent film is a method for forming a liquid repellent film 19 having a liquid repellency on a surface of a substrate, and the plasma polymerized film 17 is formed on one surface side of the substrate. And a second step of introducing a hydroxyl group and / or adsorbed water by oxidizing the surface of the underlayer in a gas atmosphere having a dew point of −40 to 20 ° C. And a third step of forming the liquid repellent film 19 on the base layer that has been subjected to the oxidation treatment.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、撥液膜形成方法、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器に関するものである。 The present invention relates to a liquid repellent film forming method, an inkjet head manufacturing method, an inkjet head, and an electronic apparatus.
インクジェットプリンタで使用されるインクは、染料系と顔料系に大別される。一般に、染料系のインクを使用する場合、インクを吐出する部品(ノズルプレート)の表面は耐アルカリ性であることが要求される。一方、顔料系のインクを使用する場合、ノズルプレートの表面は耐擦性であることが要求される。
従来から、ノズルプレート表面にインクが付着することを防止するために、ノズルプレートに撥液処理が施されている(例えば、特許文献1参照。)。この撥液処理の方法は、下地膜として用いるシリコーンプラズマ重合膜を、乾燥酸素ガス雰囲気下や乾燥不活性ガス雰囲気下、UVによって改質し、撥液膜を形成している。
Inks used in ink jet printers are roughly classified into dye systems and pigment systems. In general, when dye-based ink is used, the surface of a component (nozzle plate) that ejects ink is required to be alkali resistant. On the other hand, when pigment-based ink is used, the surface of the nozzle plate is required to be abrasion resistant.
Conventionally, in order to prevent ink from adhering to the surface of the nozzle plate, the nozzle plate has been subjected to a liquid repellent treatment (see, for example, Patent Document 1). In this liquid repellent treatment method, a silicone plasma polymer film used as a base film is modified with UV in a dry oxygen gas atmosphere or a dry inert gas atmosphere to form a liquid repellent film.
しかしながら、形成された撥液膜は、耐アルカリ性には優れるものの、顔料系のインクを使用した場合、顔料粒子によって撥液膜が損傷するという問題がある。
このように、従来の乾燥酸素ガスや不活性ガス雰囲気下における下地膜の表面改質では、近年になってニーズの増えている顔料系インクに対応する(顔料系インク中でのワイピングに耐える)耐擦性に優れた撥液膜を得ることができない。
However, although the formed liquid repellent film is excellent in alkali resistance, there is a problem that when the pigment-based ink is used, the liquid repellent film is damaged by the pigment particles.
As described above, the surface modification of the base film under the conventional dry oxygen gas or inert gas atmosphere is compatible with pigment-based inks that have been in increasing demand in recent years (withstands wiping in pigment-based inks). A liquid repellent film having excellent abrasion resistance cannot be obtained.
本発明の目的は、下地層に対する撥液膜の密着性が高く、耐擦性に優れる撥液膜を得る方法、耐擦性に優れる撥液膜を備えたインクジェットヘッドの製造方法、耐擦性に優れる撥液膜を備えたインクジェットヘッドおよび当該インクジェットヘッドを備える電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for obtaining a liquid repellent film having high adhesion of the liquid repellent film to the underlying layer and excellent in abrasion resistance, a method for producing an ink jet head equipped with a liquid repellent film excellent in abrasion resistance, and abrasion resistance Another object of the present invention is to provide an ink jet head provided with a liquid-repellent film that is superior to the above and an electronic device provided with the ink jet head.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の撥液膜形成方法は、基材の表面に撥液性を有する撥液膜を形成する撥液膜形成方法であって、
前記基材の一方の面側にプラズマ重合膜で構成される下地層を形成する第1の工程と、
露点が−40〜20℃であるガス雰囲気下で、前記下地層の表面に酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程と、
前記酸化処理が施された前記下地層に前記撥液膜を形成する第3の工程とを有することを特徴とする。
これにより、下地層の表面により多くの水酸基が導入されるので、撥液膜と下地層との密着性が向上し、耐擦性に優れる撥液膜を得ることができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The liquid repellent film forming method of the present invention is a liquid repellent film forming method for forming a liquid repellent film having liquid repellency on the surface of a substrate,
A first step of forming an underlayer composed of a plasma polymerized film on one surface side of the substrate;
A second step of introducing a hydroxyl group and / or adsorbed water by subjecting the surface of the base layer to an oxidation treatment under a gas atmosphere having a dew point of −40 to 20 ° C .;
And a third step of forming the liquid repellent film on the base layer subjected to the oxidation treatment.
Thereby, since many hydroxyl groups are introduced into the surface of the underlayer, the adhesion between the liquid repellent film and the underlayer is improved, and a liquid repellent film having excellent abrasion resistance can be obtained.
本発明の撥液膜形成方法では、前記酸化処理は、前記下地層の表面が結露を生じないように行われることが好ましい。
これにより、下地層の表面に照射されるエネルギー線が結露によって阻害されないので、確実に下地層に水酸基を導入することができる。
本発明の撥液膜形成方法では、前記第2の工程は、露点が−40〜−20℃であるガス雰囲気下で行われることが好ましい。
これにより、水酸基が下地層に過不足なく導入されるので、耐擦性と耐アルカリ性に優れる撥液膜を得ることができる。
In the liquid repellent film forming method of the present invention, it is preferable that the oxidation treatment is performed so that condensation does not occur on the surface of the base layer.
Thereby, since the energy rays irradiated on the surface of the underlayer are not hindered by condensation, a hydroxyl group can be reliably introduced into the underlayer.
In the liquid repellent film forming method of the present invention, the second step is preferably performed in a gas atmosphere having a dew point of −40 to −20 ° C.
Thereby, since the hydroxyl group is introduced into the underlayer without excess or deficiency, a liquid repellent film excellent in abrasion resistance and alkali resistance can be obtained.
本発明の撥液膜形成方法では、前記酸化処理は、エネルギー線を照射することが好ましい。
これにより、下地層の所望の位置に簡単に照射をすることができるので、効率的に酸化処理をすることができる。
本発明の撥液膜形成方法では、前記エネルギー線は、紫外線またはプラズマであることが好ましい。
これにより、下地層の表面に対してより最適な酸化処理を施すことができるので、より効率的に酸化処理をすることができる。
In the liquid repellent film forming method of the present invention, it is preferable that the oxidation treatment is irradiated with energy rays.
Thereby, since it is possible to easily irradiate a desired position of the underlayer, the oxidation treatment can be efficiently performed.
In the liquid repellent film forming method of the present invention, it is preferable that the energy rays are ultraviolet rays or plasma.
Thereby, since the more optimal oxidation process can be performed with respect to the surface of a base layer, an oxidation process can be performed more efficiently.
本発明の撥液膜形成方法では、前記酸化処理は、複数回行われ、そのうちの少なくとも1回は、前記水分を含む前記ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
これにより、酸化処理を複数回行うので、下地層の表面により多くの水酸基を導入することができ、耐擦性により優れる撥液膜を得ることができる。
In the liquid repellent film forming method of the present invention, it is preferable that the oxidation treatment is performed a plurality of times, and at least one of them is performed in the gas atmosphere containing the moisture.
As a result, since the oxidation treatment is performed a plurality of times, more hydroxyl groups can be introduced to the surface of the underlayer, and a liquid repellent film excellent in abrasion resistance can be obtained.
本発明の撥液膜形成方法では、前記下地層を構成する前記プラズマ重合膜は、シリコーン材料で構成されるものであることが好ましい。
これにより、下地層がシロキサン結合を骨格としたシリコーン材料で構成されるので、下地層と基材との密着性が向上する。
本発明の撥液膜形成方法では、前記シリコーン材料は、オルガノポリシロキサンで構成されるものであることが好ましい。
これにより、下地層がシロキサン結合を骨格としたオルガノポリシロキサンで構成されるので、下地層と基材との密着性がより向上する。
本発明の撥液膜形成方法では、前記撥液膜は、金属アルコキシドで構成されるものであることが好ましい。
これにより、金属アルコキシドのアルコキシル基と下地層の表面が確実に反応するので、撥液性の高い撥液膜を容易に形成することができる。
In the liquid repellent film forming method of the present invention, it is preferable that the plasma polymerization film constituting the base layer is made of a silicone material.
Thereby, since a foundation layer is comprised with the silicone material which made the siloxane bond frame | skeleton, the adhesiveness of a foundation layer and a base material improves.
In the liquid repellent film forming method of the present invention, the silicone material is preferably composed of organopolysiloxane.
Thereby, since the underlayer is composed of organopolysiloxane having a siloxane bond as a skeleton, the adhesion between the underlayer and the substrate is further improved.
In the liquid repellent film forming method of the present invention, the liquid repellent film is preferably composed of a metal alkoxide.
As a result, the alkoxyl group of the metal alkoxide and the surface of the underlayer react reliably, so that a liquid-repellent film having high liquid repellency can be easily formed.
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ノズル孔を有するノズルプレートの表面に撥液性を有する撥液膜が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面にプラズマ重合膜を形成する第1の工程と、
露点が−40〜20℃であるガス雰囲気下で、前記プラズマ重合膜の表面に、酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程と、
前記酸化処理が施された前記プラズマ重合膜に前記撥液膜を形成する第3の工程とを有することを特徴とする。
これにより、下地層の表面に多くの水酸基が導入されるので、撥液膜と下地層との密着性が向上し、耐擦性に優れるインクジェットヘッドを得ることができる。
An inkjet head manufacturing method of the present invention is an inkjet head manufacturing method for manufacturing an inkjet head in which a liquid repellent film having liquid repellency is formed on the surface of a nozzle plate having nozzle holes,
A first step of forming a plasma polymerization film on the surface of the nozzle plate on the droplet discharge side;
A second step of introducing a hydroxyl group and / or adsorbed water by subjecting the surface of the plasma polymerized film to an oxidation treatment under a gas atmosphere having a dew point of −40 to 20 ° C .;
And a third step of forming the liquid repellent film on the plasma-polymerized film subjected to the oxidation treatment.
Thereby, since many hydroxyl groups are introduced into the surface of the undercoat layer, the adhesion between the liquid repellent film and the undercoat layer is improved, and an ink jet head excellent in abrasion resistance can be obtained.
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記酸化処理は、複数回行われ、そのうちの少なくとも1回は、前記水分を含む前記ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
これにより、酸化処理を複数回行うので、下地層の表面により多くの水酸基を導入することができ、耐擦性により優れるインクジェットヘッドを得ることができる。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記酸化処理は、複数回行われ、そのうちの1回は、前記プラズマ重合膜の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを用いて選択的に行われ、前記プラズマ重合膜の膜厚を減少させて、前記ノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差を形成するものであることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜に段差が形成されるので、ノズル孔周辺の撥液膜を保護することができる。
In the method for manufacturing an inkjet head of the present invention, it is preferable that the oxidation treatment is performed a plurality of times, and at least one of them is performed in the gas atmosphere containing the moisture.
As a result, since the oxidation treatment is performed a plurality of times, more hydroxyl groups can be introduced into the surface of the underlayer, and an ink jet head excellent in abrasion resistance can be obtained.
In the ink jet head manufacturing method of the present invention, the oxidation treatment is performed a plurality of times, one of which is selectively performed using a mask at a portion corresponding to the outer peripheral portion of the nozzle hole of the plasma polymerization film. Preferably, the thickness of the plasma polymerized film is reduced to form a step that increases the hole diameter in the outer periphery of the nozzle hole.
As a result, a step is formed in the plasma polymerization film, so that the liquid repellent film around the nozzle hole can be protected.
本発明のインクジェットヘッドは、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
本発明の電子機器は、本発明のインクジェットヘッドを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
The inkjet head of the present invention is manufactured by the method for manufacturing an inkjet head of the present invention.
Thereby, a highly reliable inkjet head can be obtained.
An electronic apparatus according to the present invention includes the inkjet head according to the present invention.
Thereby, an electronic device with high reliability can be obtained.
<第1実施形態>
以下、本発明の撥液膜の形成方法、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明により製造されるインクジェットヘッドおよび電子機器の実施形態について説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a method for forming a liquid repellent film, a method for manufacturing an ink jet head, an ink jet head, and an electronic apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
First, embodiments of an inkjet head and an electronic device manufactured according to the present invention will be described.
図1は、本発明のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、図1に示すインクジェットヘッドの主要部の構成を示す断面正面図、図3は、図1に示すインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。
なお、図1は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。また、以下の説明では、図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet head manufactured by the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, FIG. 2 is a sectional front view showing the configuration of the main part of the ink jet head shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of an ink jet printer including the ink jet head shown in FIG. 1.
In addition, FIG. 1 is shown upside down from the state normally used. In the following description, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
(1)インクジェットプリンタ
図1に示すインクジェットヘッド1(以下、単に「ヘッド1」と言う。)は、図3に示すようなインクジェットプリンタ(本発明の電子機器)9に搭載されている。
図3に示すインクジェットプリンタ9は、装置本体92を備えており、上部後方に記録用紙Pを設置するトレイ921と、下部前方に記録用紙Pを排出する排紙口922と、上部面に操作パネル97とが設けられている。
(1) Inkjet Printer An inkjet head 1 shown in FIG. 1 (hereinafter simply referred to as “head 1”) is mounted on an inkjet printer (electronic device of the present invention) 9 as shown in FIG.
The
操作パネル97は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部(図示せず)と、各種スイッチ等で構成される操作部(図示せず)とを備えている。
また、装置本体92の内部には、主に、往復動するヘッドユニット93を備える印刷装置(印刷手段)94と、記録用紙Pを1枚ずつ印刷装置94に送り込む給紙装置(給紙手段)95と、印刷装置94および給紙装置95を制御する制御部(制御手段)96とを有している。
The
Further, inside the apparatus
制御部96の制御により、給紙装置95は、記録用紙Pを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Pは、ヘッドユニット93の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット93が記録用紙Pの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Pへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット93の往復動と記録用紙Pの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
Under the control of the
印刷装置94は、ヘッドユニット93と、ヘッドユニット93の駆動源となるキャリッジモータ941と、キャリッジモータ941の回転を受けて、ヘッドユニット93を往復動させる往復動機構942とを備えている。
ヘッドユニット93は、その下部に、多数のノズル孔111を備えるヘッド1と、ヘッド1にインクを供給するインクカートリッジ931と、ヘッド1およびインクカートリッジ931を搭載したキャリッジ932とを有している。
なお、インクカートリッジ931として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒)の4色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
The
The
往復動機構942は、その両端をフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸943と、キャリッジガイド軸943と平行に延在するタイミングベルト944とを有している。
キャリッジ932は、キャリッジガイド軸943に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト944の一部に固定されている。
キャリッジモータ941の作動により、プーリを介してタイミングベルト944を正逆走行させると、キャリッジガイド軸943に案内されて、ヘッドユニット93が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド1から適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。
The
The
When the
給紙装置95は、その駆動源となる給紙モータ951と、給紙モータ951の作動により回転する給紙ローラ952とを有している。
給紙ローラ952は、記録用紙Pの送り経路(記録用紙P)を挟んで上下に対向する従動ローラ952aと駆動ローラ952bとで構成され、駆動ローラ952bは給紙モータ951に連結されている。これにより、給紙ローラ952は、トレイ921に設置した多数枚の記録用紙Pを、印刷装置94に向かって1枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ921に代えて、記録用紙Pを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
The
The
制御部96は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置94や給紙装置95等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部96は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子(振動源)14を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置94(キャリッジモータ941)を駆動する駆動回路、給紙装置95(給紙モータ951)を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うCPUとを備えている。
また、CPUには、例えば、インクカートリッジ931のインク残量、ヘッドユニット93の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部96は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。CPUは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子14、印刷装置94および給紙装置95は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Pに印刷が行われる。
The
Although not shown, the
Further, for example, various sensors that can detect the remaining ink amount of the
The
(2)インクジェットヘッド
次に、ヘッド1について、図1および図2を参照しつつ詳述する。
ヘッド1は、ノズルプレート11と、インク室基板12と、振動板13と、振動板13に接合された圧電素子(振動源)14とを備え、これらが基体16に収納されている。なお、このヘッド1は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
(2) Inkjet Head Next, the head 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
The head 1 includes a
ノズルプレート11は、例えば、SiO2、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系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズルプレート11には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔111が形成されている。これらのノズル孔111間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
The
A number of nozzle holes 111 for discharging ink droplets are formed in the
ノズルプレート11には、インク室基板12が固着(固定)されている。
このインク室基板12は、ノズルプレート11、側壁(隔壁)122および後述する振動板13により、複数のインク室(キャビティ、圧力室)121と、インクカートリッジ931から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ室123と、リザーバ室123から各インク室121に、それぞれインクを供給する供給口124とが区画形成されている。
An
The
各インク室121には、それぞれ短冊状(直方体状)に形成され、各ノズル孔111に対応して配設されている。各インク室121は、後述する振動板13の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
インク室基板12を得るための材料(母材20)としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド1の製造コストを低減することができる。
Each
As a material (base material 20) for obtaining the
インク室基板12の平均厚さは、特に限定されないが、10〜1000μm程度とするのが好ましく、100〜500μm程度とするのがより好ましい。
また、インク室121の容積も、特に限定されないが、0.1〜100nL程度とするのが好ましく、0.1〜10nL程度とするのがより好ましい。
一方、インク室基板12のノズルプレート11と反対側には、振動板13が接合され、さらに振動板13のインク室基板12と反対側には、複数の圧電素子14が設けられている。
また、振動板13の所定位置には、振動板13の厚さ方向に貫通して連通孔131が形成されている。この連通孔131を介して、前述したインクカートリッジ931からリザーバ室123に、インクが供給可能となっている。
The average thickness of the
The volume of the
On the other hand, a
A
各圧電素子14は、それぞれ、下部電極142と上部電極141との間に圧電体層143を介挿してなり、各インク室121のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子14は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動(振動、変形)するよう構成されている。
各圧電素子14は、それぞれ、振動源として機能し、振動板13は、圧電素子14の振動により振動し、インク室121の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
基体16は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体16にインク室基板12が固定、支持されている。
Each
Each
The
このようなヘッド1は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子14の下部電極142と上部電極141との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層143に変形が生じない。このため、振動板13にも変形が生じず、インク室121には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔111からインク滴は吐出されない。
Such a head 1 is in a state where a predetermined ejection signal is not input via the piezoelectric element driving circuit, that is, in a state where no voltage is applied between the
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子14の下部電極142と上部電極141との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層143に変形が生じる。これにより、振動板13が大きくたわみ、インク室121の容積変化が生じる。このとき、インク室121内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔111からインク滴が吐出される。
On the other hand, in a state where a predetermined ejection signal is input via the piezoelectric element driving circuit, that is, in a state where a constant voltage is applied between the
1回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極142と上部電極141との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子14は、ほぼ元の形状に戻り、インク室121の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ931からノズル孔111へ向かう圧力(正方向への圧力)が作用している。このため、空気がノズル孔111からインク室121へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ931(リザーバ室123)からインク室121へ供給される。
When the ejection of one ink is completed, the piezoelectric element driving circuit stops applying the voltage between the
このようにして、ヘッド1において、印刷させたい位置の圧電素子14に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の(所望の)文字や図形等を印刷することができる。
このようなヘッド1は、例えば、次のようにして製造することができる。以下、ヘッド1の製造方法の一例について説明する。
In this way, any desired (desired) character or figure can be printed by sequentially inputting the ejection signal to the
Such a head 1 can be manufactured as follows, for example. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the head 1 will be described.
(3)インクジェットヘッドの製造方法
図4、図5は、それぞれ、図1および図2に示すインクジェッヘッドの製造方法の工程を説明するための図(縦断面図)である。
なお、以下の説明では、図4、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
[1] まず、図4(a)に示すように、インク室基板12となる母材20と、振動板13とを貼り合わせ(接合して)、これらを一体化させる。
この接合には、例えば、母材20と振動板13とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材20と振動板13とを一体化させることができる。
この熱処理条件は、特に限定されないが、100〜600℃×1〜24時間程度とするのが好ましく、300〜600℃×6〜12時間程度とするのがより好ましい。
なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。
(3) Inkjet Head Manufacturing Method FIGS. 4 and 5 are views (longitudinal sectional views) for explaining the steps of the ink jet head manufacturing method shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
In the following description, the upper side in FIGS. 4 and 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
[1] First, as shown in FIG. 4A, the
For this joining, for example, a method of performing a heat treatment in a state where the
The heat treatment conditions are not particularly limited, but are preferably about 100 to 600 ° C. × 1 to 24 hours, and more preferably about 300 to 600 ° C. × 6 to 12 hours.
For bonding, various other bonding methods, various fusion methods, and the like may be used.
[2] 次に、図4(b)に示すように、振動板13上に、複数の圧電素子14を形成する。
圧電素子14は、下部電極142を形成するための導電性材料層と、圧電体層143を形成するための圧電材料層と、上部電極141を形成するための導電性材料層とを順次積層し、その後、圧電素子14の形状となるようにエッチングすることにより形成することができる。
[2] Next, as shown in FIG. 4B, a plurality of
The
前記各材料層は、それぞれ、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング(低温スパッタリング)、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法等により形成することができる。
また、前記材料層のエッチングには、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの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。
Each material layer is formed by, for example, chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, or laser CVD, vacuum deposition, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, electrolytic plating, It can be formed by wet plating methods such as electrolytic plating, thermal spraying methods, sol-gel methods, MOD methods, and the like.
For the etching of the material layer, for example, one or two of a physical etching method such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and light assisted etching, and a chemical etching method such as wet etching are used. A combination of the above can be used.
[3] 次に、図4(b)に示される圧電素子14を有する母材20を上下に反転させ、インク室基板12となる母材20の圧電素子14に対応した位置に、それぞれインク室121となる凹部22を形成する。また、母材20の所定位置にリザーバ室123および供給口124となる凹部(図示せず)を形成する。
まず、図4(c)に示すように、母材20上に、インク室121、リザーバ室123および供給口124を形成する領域に対応した開口部を有するレジスト層(マスク)21を形成する。
[3] Next, the
First, as illustrated in FIG. 4C, a resist layer (mask) 21 having openings corresponding to regions where the
レジスト層21は、例えば、フォトリソグラフィー法等により得る(パターニングする)ことができる。
具体的には、母材20上に、レジスト材料を塗布(供給)した後、インク室121、リザーバ室123および供給口124の形状に対応したフォトマスクを介してこのレジスト材料を、i線、紫外線および電子線等により露光・現像することにより得ることができる。
The resist
Specifically, after a resist material is applied (supplied) onto the
ここで、レジスト材料は、ネジ型およびポジ型のレジスト材料が挙げられる。
また、レジスト材料を塗布する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、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。
Here, examples of the resist material include screw type and positive type resist materials.
Examples of the method for applying the resist material include an inkjet method, a spin coating method, a casting method, a micro gravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, a wire bar coating method, a dip coating method, and a spray. Various coating methods such as a coating method, a screen printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, and a microcontact printing method can be used, and one or more of these can be used in combination.
なお、本実施形態では、レジスト層21は、レジスト材料を主材料として構成される場合について説明したが、このような場合に限定されず、例えば、レジスト層21は、レジスト層21の下層として金属層を備える積層体であってもよい。
これにより、当該レジスト層21をマスクとして用いて、ドライエッチング法によりインク室121、リザーバ室123および供給口124を形成する際に、母材20をエッチング(加工)するのにしたがって、このレジスト層もエッチングされるのをより好適に防止または抑制して、より寸法精度の優れたインク室121、リザーバ室123および供給口124を形成することができる。
このような金属層としては、例えば、Al、Cu、Fe、NiおよびCrのうちの少なくとも1種を主材料とするものが挙げられる。
In the present embodiment, the case where the resist
Accordingly, when the
Examples of such a metal layer include a layer mainly composed of at least one of Al, Cu, Fe, Ni, and Cr.
なお、金属層は、母材20に酸化膜を形成し、その酸化膜上のほぼ全面に金属膜を形成し、さらにこの金属膜上に前述したような方法でレジスト層21を形成した後、レジスト層21をマスクとして用いて、ウェットエッチング法により、この金属膜をレジスト層21と同様の形状にエッチングすることにより得ることができる。
なお、ウェットエッチング法に用いるエッチング液としては、例えば、NaOH、KOHのようなアルカリ金属水酸化物の水溶液、Mg(OH)2のようなアルカリ土類金属水酸化物の水溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系有機溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。
The metal layer is formed by forming an oxide film on the
Examples of the etchant used in the wet etching method include an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as NaOH and KOH, an aqueous solution of an alkaline earth metal hydroxide such as Mg (OH) 2 , and tetramethylammonium hydro Examples include aqueous solutions of oxides, amide-based organic solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA), and the like. These can be used alone or in combination.
次に、母材20の上側、すなわち圧電素子14が形成されていない面側から、エッチング法を用いて、インク室121、リザーバ室123および供給口124を構成する凹部22を形成する。
エッチングは、ドライエッチング法またはウェットエッチング法のいずれを用いてもよいが、ドライエッチング法が好ましい。これにより、化学物質を用いることなく、プラズマによりエッチングを行えるため、簡便かつ確実に母材20をエッチングすることができる。
Next, from the upper side of the
For the etching, either a dry etching method or a wet etching method may be used, but a dry etching method is preferable. Thereby, since it can etch with plasma, without using a chemical substance, the
ドライエッチング法は、チャンバと、チャンバ内にプラズマ発生用ガスを導入するための第1の導入バルブと、母材20を冷却する冷却媒体ガスを導入するための第2の導入バルブと、チャンバ内に対向するように設けられた一対の電極と、一方の電極側に設置された母材20を冷却媒体ガスが通過可能な連通孔を通じて冷却する冷却板と、母材20を固定するための設置台とを備えたドライエッチング装置を用いて行うことができる。
The dry etching method includes a chamber, a first introduction valve for introducing a plasma generating gas into the chamber, a second introduction valve for introducing a cooling medium gas for cooling the
すなわち、ドライエッチング法は、一方の電極と圧電素子14とが対向するように母材20を、この電極側に設けられた設置台にセットし、チャンバ内を減圧する。そして、第2の導入バルブから導入した冷却媒体ガスを母材20の下側に吹き付けて前記冷却板および冷却媒体ガスの温度を伝えて冷却し、かつ、第1の導入バルブから導入したプラズマ発生用ガスを一対の電極間に供給した状態で、この電極間に高周波電圧を印加するものである。これにより、電極間の間でプラズマが発生し、これにより生じたイオンや電子がレジスト層21を備える母材20の上面に衝突することによりインク室121、リザーバ室123および供給口124を構成する凹部22を形成する。
このようなドライエッチングは、垂直異方性のドライエッチングであることが好ましい。これにより、プラズマ中の活性ガスであるプラズマイオンが垂直に入射するため、異方性のエッチングが効率良く行われる。
That is, in the dry etching method, the
Such dry etching is preferably vertical anisotropic dry etching. As a result, plasma ions, which are active gases in the plasma, enter perpendicularly, so that anisotropic etching is performed efficiently.
プラズマ発生用ガスとしては、例えば、フッ素系ガス、塩素および臭素のうちの少なくとも1種を含有するハロゲン系ガス等が挙げられるが、本実施形態のように母材20がシリコン単結晶で構成される場合には、SF6、C4F8、CBrF3、CF4/O2、Cl2、SF6/N2/Ar、BCl2/Cl2/Arガスを用いるのが好ましく、特に、SF6およびC4F8ガスのうちのいずれかを単独で、またはこれらの混合ガスを用いるのが好ましい。これにより、母材20のエッチングを効率よく行うことができる。
Examples of the plasma generating gas include a fluorine-based gas, a halogen-based gas containing at least one of chlorine and bromine, and the like. As in the present embodiment, the
冷却媒体ガスとしては、冷却効率に優れ、プラズマの発生に影響を与えないようなものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素のような不活性ガス等が挙げられ、これらの中でも、ヘリウムを主成分とするのが好ましい。ヘリウムは、特に冷却効果に優れるものであることから冷却媒体ガスとして好適に用いられる。
また、前記冷却板の温度すなわち冷却媒体ガスの温度は、−20〜60℃程度であるのが好ましく、−10〜10℃程度であるのがより好ましい。これにより、母材20を冷却して適切な温度を維持することができるようになる。
以上のようなレジスト層21をマスクとした母材20のエッチングにより、図4(d)に示すように、インク室121、リザーバ室123および供給口124などの側壁122に隣接して凹部22が形成される。
The cooling medium gas is not particularly limited as long as it has excellent cooling efficiency and does not affect the generation of plasma. For example, an inert gas such as helium, argon, nitrogen, etc. Among these, it is preferable to use helium as a main component. Helium is preferably used as a cooling medium gas because it has a particularly excellent cooling effect.
The temperature of the cooling plate, that is, the temperature of the cooling medium gas is preferably about -20 to 60 ° C, more preferably about -10 to 10 ° C. Thereby, the
By etching the
[4] 次に、図5(e)に示すように、側壁122に対応する母材20上に形成されたレジスト層21を除去する。
除去の方法としては、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こと、または、これらのものを溶解し得るアセトン、アルキルベンゼンスルホン酸のようなレジスト剥離液に浸漬することにより、レジスト層21の全てまたはその一部を液状化することにより行うことができる。
[4] Next, as shown in FIG. 5E, the resist
As the removal method, for example, the resist is exposed to oxygen plasma or ozone vapor under atmospheric pressure or reduced pressure, or immersed in a resist stripping solution such as acetone or alkylbenzene sulfonic acid which can dissolve these. All or part of the
[5] 次に、図5(f)に示すように、複数のノズル孔111が形成され、撥液処理されたノズルプレート11を、各ノズル孔111が各インク室121となる凹部22に対応するように位置合わせして接合する。
これにより、複数のインク室121、リザーバ室123および複数の供給口124が画成される。この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。
なお、ノズル孔111の内径は、5〜50μmであることが好ましい。本実施形態では、20μmのノズル孔111が用いられる。
[6] 最後に、図1に示すように、インク室基板12を、例えば接着剤による接着等により基体16に取り付ける(固定する)。
以上のような工程を経て、ヘッド1が製造される。
[5] Next, as shown in FIG. 5 (f), the
Thereby, a plurality of
In addition, it is preferable that the internal diameter of the
[6] Finally, as shown in FIG. 1, the
The head 1 is manufactured through the steps as described above.
さて、以上のような工程により製造されたヘッド1のノズルプレート11は、例えば、次のような工程により製造することができる。以下、ノズルプレート11の製造方法の一例について説明する。
なお、ノズルプレート11の製造方法は、撥液膜19の形成方法と捉えることもできる。
Now, the
The method for manufacturing the
(4)ノズルプレートの製造方法
図6は、図1および図2に示すインクジェッヘッドのノズルプレートの製造方法の工程例を説明するための図(断面正面図)である。
なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本発明のヘッド1に用いられるノズルプレート11の製造方法は、ノズルプレート11の液滴吐出側の面112にプラズマ重合膜(下地層)17を形成する第1の工程[1]と、所望の水分を含むガス雰囲気下、プラズマ重合膜17の表面に、酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程[2]と、酸化処理が施されたプラズマ重合膜17に撥液膜19を形成する第3の工程[3]とを有する。
(4) Method for Producing Nozzle Plate FIG. 6 is a diagram (cross-sectional front view) for explaining an example of the process of the method for producing the nozzle plate of the ink jet head shown in FIGS. 1 and 2.
In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The manufacturing method of the
以下、ノズルプレート11の製造方法の各工程について説明する。
[1] 第1の工程
図6(a)に示すように、ノズルプレート11の液滴吐出側の面112にプラズマ重合膜17を形成する。
プラズマ重合膜17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。プラズマ重合膜17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、ノズルプレート11の構成材料(シリコン系材料など)と結合し易く、容易にプラズマ重合膜17を形成することができる。
Hereinafter, each process of the manufacturing method of the
[1] First Step As shown in FIG. 6A, the
Examples of the constituent material of the
Of these, silicone materials are preferred, and organopolysiloxanes are particularly preferred. By using organopolysiloxane for the plasma polymerized
オルガノポリシロキサンとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサン、シクロアルキルポリシロキサン等のアルキルポリシロキサン、フェニルポリシロキサン等のアリールポリシロキサンなどが挙げられる。
アルコキシシランとしては、例えば、メトキシシラン、エトキシシラン、ブトキシシランなどが挙げられる。
これらの化合物は、1種または2種以上を用いることができる。
Examples of the organopolysiloxane include alkylpolysiloxanes such as dimethylpolysiloxane, diethylpolysiloxane, and cycloalkylpolysiloxane, and arylpolysiloxanes such as phenylpolysiloxane.
Examples of the alkoxysilane include methoxysilane, ethoxysilane, butoxysilane, and the like.
These compounds can be used alone or in combination of two or more.
これらの化合物の中でも、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、ノズルプレート11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プラズマ重合膜17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。
Of these compounds, alkylpolysiloxane is preferably used. Since alkylpolysiloxane is a polymer compound, a polymer film can be formed on the
Of the alkylpolysiloxanes, dimethylpolysiloxane is particularly preferable. Since dimethylpolysiloxane is easy to produce, it can be easily obtained. Moreover, since the reactivity is high, the methyl group can be easily cleaved when the
このような構成材料を用いてプラズマ重合膜17を形成する方法としては、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等が挙げられ、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。
プラズマ重合法は、例えば、チャンバ内にノズルプレート11を設置し、チャンバ内に電界を発生させるとともに、オルガノシロキサンをガス状でキャリアガスとともに供給し、発生したプラズマをプラズマ重合により液滴吐出側の面112(プラズマ重合膜17)に成膜する方法である。
このような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プラズマ重合膜17を形成することができる。
なお、前記キャリアガス(添加ガス)としては、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素等を用いることができる。
Examples of the method for forming the plasma polymerized
In the plasma polymerization method, for example, a
By using such a plasma polymerization method, plasma of organopolysiloxane is generated, so that a
In addition, as said carrier gas (addition gas), argon, helium, nitrogen, etc. can be used, for example.
また、プラズマ重合法によりプラズマ重合膜17を形成する場合、その形成条件(成膜条件)は、例えば、次のようにすることができる。
高周波の出力は、100〜1000W程度であるのが好ましい。
成膜時のチャンバ内の圧力は、1×10−4〜1Torr程度であるのが好ましい。
原料ガス流量は、1〜100sccm程度であるのが好ましい。一方、キャリアガス流量は、10〜500sccm程度であるのが好ましい。
処理時間は、1〜10分程度であるのが好ましく、4〜7分程度であるのがより好ましい。
Moreover, when forming the plasma polymerization film |
The high frequency output is preferably about 100 to 1000 W.
The pressure in the chamber during film formation is preferably about 1 × 10 −4 to 1 Torr.
The raw material gas flow rate is preferably about 1 to 100 sccm. On the other hand, the carrier gas flow rate is preferably about 10 to 500 sccm.
The treatment time is preferably about 1 to 10 minutes, more preferably about 4 to 7 minutes.
このような条件を適宜設定することにより、所望の平均厚さのプラズマ重合膜17を形成することができる。
このプラズマ重合膜17の平均膜厚T1は、10〜1000nm程度であるのが好ましく、50〜500nm程度であるのがより好ましい。このような厚さであれば、プラズマ重合膜17の表面に最適な量のアルキル基が終端するため、後述する酸化処理、金属アルコキシド191との反応によって、撥液性を有する撥液膜19を形成することができる。
By appropriately setting such conditions, the
The average film thickness T 1 of the
[2] 第2の工程
図6(b)に示すように、水分を含有するガス(以下、「処理ガス」という。)雰囲気下、プラズマ重合膜17に酸化処理を施す。
処理ガスとしては、以下に述べる主成分ガス中に所定量の水蒸気を含むものである。
処理ガスの主成分ガスとしては、例えば、水素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、空気、酸素ガス、またはCF4、C2F6、C3F6、C4F8、CClF3、SF6等のフッ素原子含有化合物ガス、Cl2、BCl3、CCl4等の塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスなどが挙げられる。これらの主成分ガスは、2種以上混合して用いてもよい。
[2] Second Step As shown in FIG. 6B, the
The processing gas contains a predetermined amount of water vapor in the main component gas described below.
As the main component gas of the processing gas, for example, inert gas such as hydrogen, helium, argon, air, oxygen gas, or CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 8 , CClF 3 , SF Various halogen-based gases such as a fluorine atom-containing compound gas such as 6 and a chlorine atom-containing compound gas such as Cl 2 , BCl 3 , and CCl 4 are included. These main component gases may be used in combination of two or more.
後述する酸化処理に紫外線照射を用いる場合、主成分ガスは、例えば、水素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、空気、酸素ガスなどが好ましい。不活性ガスを使用すれば、プラズマ重合膜17が不活性ガス雰囲気下で酸化処理されるので、酸化処理によって活性状態にあるプラズマ重合膜17に不純物が結合することを防ぐことができる。
また、空気や酸素ガスを使用すれば、紫外線照射によってオゾンが発生するので、当該オゾンを利用して酸化処理を促進することができる。
後述する酸化処理にプラズマ照射を用いる場合、主成分ガスは、例えば、フッ素原子含有化合物ガス、塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスが好ましい。このようなガスを使用することにより、プラズマ重合膜17を確実にエッチング処理できるので、Si原子からアルキル基の切断を確実に行うことができる。
When ultraviolet irradiation is used for the oxidation treatment described later, the main component gas is preferably an inert gas such as hydrogen, helium, or argon, air, oxygen gas, or the like. If an inert gas is used, the
In addition, if air or oxygen gas is used, ozone is generated by ultraviolet irradiation, so that the oxidation treatment can be promoted using the ozone.
When plasma irradiation is used for the oxidation treatment described later, the main component gas is preferably various halogen-based gases such as a fluorine atom-containing compound gas and a chlorine atom-containing compound gas. By using such a gas, the
処理ガスに含有される水分(水蒸気)量、換言すれば、その水分量を飽和水分量とする処理ガスの露点は、−40〜20℃であることが好ましい。
処理ガスの露点がこのような範囲であれば、それぞれの温度において、処理ガス中に気体として存在し得る量の所望の水分が含まれるので、酸化処理によってプラズマ重合膜17に水酸基および/または吸着水を多く導入することができる。そのため、撥液膜19が当該水酸基と結合することにより、撥液膜19と下地層17との結合力が大きくなるので、撥液膜19の耐擦性が向上する。
The amount of water (water vapor) contained in the processing gas, in other words, the dew point of the processing gas with the water content as the saturated water content is preferably −40 to 20 ° C.
If the dew point of the processing gas is within such a range, since the desired amount of water that can exist as a gas is contained in the processing gas at each temperature, the
また、処理ガスの露点は、−40〜−20℃であることがより好ましい。処理ガスの露点がこのような範囲であれば、処理ガス中に気体として存在し得る量の所望の水分が過不足なく含まれるので、酸化処理によってプラズマ重合膜17に金属アルコキシド191と確実に反応し得る水酸基および/または吸着水を導入することができる。そのため、撥液膜19が当該水酸基とが結合することにより、撥液膜19と下地層17との密着力が大きくなるので、撥液膜19の耐擦性が向上する。しかも、プラズマ重合膜17の表面上に存在する未反応の水酸基が少ないので、撥液膜19の耐アルカリ性も向上する。このように、耐擦性と耐アルカリ性とのバランスが取れた撥液膜19を得ることができる。
Further, the dew point of the processing gas is more preferably −40 to −20 ° C. If the dew point of the processing gas is in such a range, the processing gas contains a sufficient amount of desired water that can exist as a gas, so that the
以上のような処理ガスの調製方法としては、例えば、前記主成分ガスを水にバブリングする方法、乾燥主成分ガスを水蒸気に接触する方法などが挙げられる。そして、その水分量は露点計によって管理される。
例えば、露点10℃の処理ガス(空気の場合、飽和水分量9.4g/m3を含む。)を調製する場合、上記調製方法によって得られた処理ガスの露点が0℃であれば、当該ガスは水分が不足しているので、再度水へのバブリングや水蒸気との接触を行い、水分を当該ガスに含有させて露点10℃の処理ガス(空気)を得る。
Examples of the process gas preparation method as described above include a method of bubbling the main component gas into water and a method of contacting the dry main component gas with water vapor. And the moisture content is managed by a dew point meter.
For example, when preparing a treatment gas having a dew point of 10 ° C. (in the case of air, including a saturated water content of 9.4 g / m 3 ), if the dew point of the treatment gas obtained by the above preparation method is 0 ° C., Since the gas is deficient in moisture, bubbling to water or contact with water vapor is performed again, and moisture is contained in the gas to obtain a processing gas (air) having a dew point of 10 ° C.
逆に、上記調製方法によって得られた処理ガスの露点が20℃であれば、水分が処理ガスに過剰に含まれているので、当該ガスを乾燥空気に接触させ、水分量を調節して露点10℃の処理ガス(空気)を得る。
処理ガスの調製に用いられる主成分ガスは、乾燥ガスを用いることが好ましい。乾燥ガスを用いれば、水分量の管理が容易となる。
On the other hand, if the dew point of the processing gas obtained by the above preparation method is 20 ° C., the water is excessively contained in the processing gas, so that the dew point is adjusted by bringing the gas into contact with dry air and adjusting the amount of water. A process gas (air) of 10 ° C. is obtained.
The main component gas used for the preparation of the processing gas is preferably a dry gas. If the dry gas is used, the water content can be easily managed.
次に、プラズマ重合膜17に施される酸化処理について説明する。以下の説明では、プラズマ重合膜17に、例えば、アルキルポリシロキサンを用いた場合を代表して説明する。
本発明においては、後述するように、金属アルコキシド191をプラズマ重合膜17に反応させてプラズマ重合膜17のノズルプレート11と反対側の面(表面)上に撥液膜19を形成する。しかし、プラズマ重合膜17の表面は、アルキル基で終端している。そのため、プラズマ重合膜17と金属アルコキシド191とを反応させて撥液膜19を形成することは困難である。そこで、プラズマ重合膜17と金属アルコキシド191を反応し易くするために、プラズマ重合膜17の撥液処理を施したい部分に酸化処理が施される。この酸化処理により、プラズマ重合膜17の表面に終端しているアルキル基がSi原子から切断され、そのSi原子に酸素原子が導入される(SiO2化処理)。
Next, an oxidation process performed on the
In the present invention, as will be described later, the
このとき、処理ガスの雰囲気下で、酸化処理が施されているため、処理ガスに含まれる水分の影響によっても水酸基がプラズマ重合膜17に導入される。当該水酸基のプラズマ重合膜17への導入には、次の2つ機構が推定される。
すなわち、処理ガス雰囲気中酸化処理をすることで、当該酸化処理によって水分子の結合が切断されて水酸基が遊離する。そして、当該水酸基が、酸化処理によってアルキル基が切断されたSi原子に結合すると推定される。
At this time, since the oxidation treatment is performed in the atmosphere of the processing gas, the hydroxyl group is introduced into the plasma polymerized
That is, by performing an oxidation treatment in a treatment gas atmosphere, the water molecule bond is cut by the oxidation treatment, and a hydroxyl group is liberated. And it is estimated that the said hydroxyl group couple | bonds with Si atom from which the alkyl group was cut | disconnected by the oxidation process.
また、処理ガスに含有する水分が酸化処理によってラジカル化し、水酸化物ラジカルが生成する。そして、当該水酸化ラジカルが、酸化処理によってアルキル基が切断されたSi原子に結合すると推定される。
なお、プラズマ重合膜17の表面には、処理ガス中の水分が吸着した吸着水も存在することもある。
In addition, moisture contained in the processing gas is radicalized by oxidation treatment, and hydroxide radicals are generated. And it is estimated that the said hydroxyl radical couple | bonds with the Si atom from which the alkyl group was cut | disconnected by the oxidation process.
In addition, the surface of the
このような酸化処理は、例えば、エネルギー線を照射する方法により行われる。これにより、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、SiO2化を効率的に行うことができる。
エネルギー線としては、例えば、紫外線、プラズマなどが挙げられる。このうち、紫外線が好ましい。紫外線を用いることで、大型な装置を必要とすることがないため、簡易に所望の酸化処理を行うことができる。また、プラズマ照射とは異なり、紫外線を照射するだけで酸化処理を行えるので、プラズマによる反応生成物などの発生もなく、純度よく酸化処理を行うことができる。
Such oxidation treatment is performed by, for example, a method of irradiating energy rays. Thereby, since the oxidation treatment can be performed only on the region irradiated with the energy rays, the SiO 2 conversion can be performed efficiently.
Examples of the energy ray include ultraviolet rays and plasma. Of these, ultraviolet rays are preferred. By using ultraviolet rays, since a large apparatus is not required, a desired oxidation treatment can be easily performed. In addition, unlike plasma irradiation, oxidation treatment can be performed only by irradiating with ultraviolet rays, so that oxidation treatment can be performed with high purity without generation of reaction products due to plasma.
このような酸化処理を、例えば、紫外線照射、プラズマ照射で行う場合、その処理条件は次に示すように設定することができる。
A:酸化処理として紫外線照射を用いる場合
紫外線の波長は、特に限定されないが、400nm以下であればよく、100〜350nm程度であるのが好ましい。
紫外線の強度は、1000〜3000mJ/cm2程度であるのが好ましく、1400〜2600mJ/cm2程度であるのがより好ましい。
When such oxidation treatment is performed by, for example, ultraviolet irradiation or plasma irradiation, the processing conditions can be set as follows.
A: When ultraviolet irradiation is used as the oxidation treatment The wavelength of the ultraviolet rays is not particularly limited, but may be 400 nm or less, and is preferably about 100 to 350 nm.
UV intensity is preferably in the range of about 1000~3000mJ / cm 2, more preferably about 1400~2600mJ / cm 2.
なお、紫外線照射の雰囲気は、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SiO2に変化させることができる。
また、紫外線の照射時間は、1〜10分程度であるのが好ましく、3〜7分程度であるのがより好ましい。
また、紫外線照射は、密閉条件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、プラズマ重合膜17が、高い水分濃度状態で酸化処理されるため、より多くの水酸基をプラズマ重合膜17に導入することができる。
The atmosphere of ultraviolet irradiation may be in the air or in a reduced pressure state, but is preferably in the air. As a result, oxygen atoms are efficiently introduced from oxygen molecules present in the atmosphere almost simultaneously with the cleavage of the alkyl group and Si, so that the polyorganosiloxane can be changed to SiO 2 more quickly. .
Moreover, it is preferable that the irradiation time of an ultraviolet-ray is about 1 to 10 minutes, and it is more preferable that it is about 3 to 7 minutes.
Moreover, although ultraviolet irradiation may be performed on either sealing conditions or open conditions, it is preferable to set it as sealing conditions. Thereby, since the
B: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、不活性ガス(アルゴンガス、ヘリウムガス等)等が挙げられ、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。
高周波の出力は、100〜700W程度であるのが好ましく、300〜500W程度であるのがより好ましい。
ガスの流量は、10〜500sccm程度であるのが好ましく、100〜300sccm程度であるのがより好ましい。
B: When plasma irradiation is used as the oxidation treatment Examples of the gas species for generating plasma include oxygen gas, nitrogen gas, inert gas (argon gas, helium gas, etc.), and one of these or Two or more kinds can be used in combination.
The high-frequency output is preferably about 100 to 700 W, and more preferably about 300 to 500 W.
The gas flow rate is preferably about 10 to 500 sccm, and more preferably about 100 to 300 sccm.
なお、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SiO2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SiO2に変化させることができる。
なお、プラズマ照射を用いる場合も、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、プラズマ重合膜17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プラズマ重合膜17に導入することができる。
Note that the atmosphere in which plasma irradiation is performed may be in the air or in a reduced pressure state, but is preferably in the air. As a result, oxygen atoms are efficiently introduced from oxygen molecules existing in the atmosphere almost simultaneously with the bond between the alkyl group and Si being broken, so that polyorganosiloxane can be changed to SiO 2 more quickly. Can do.
In particular, for plasma irradiation, it is preferable to use oxygen plasma irradiation using a gas containing oxygen gas as a gas species for generating plasma. According to the oxygen plasma irradiation, since the oxygen plasma breaks the bond between the alkyl group and Si and is used for the bond between Si and the oxygen atom, the polyorganosiloxane can be more reliably changed to SiO 2. .
In addition, when plasma irradiation is used, it may be performed under any of sealed conditions (for example, in a chamber) or open conditions, but is preferably sealed conditions. Thereby, since the
以上のような酸化処理において、酸化処理を密閉条件で行う場合、例えば、図6(b)に示すように、酸化処理室4にプラズマ重合膜17が形成されたノズルプレート11を収容して行われる。
酸化処理室(紫外線処理室)4は、処理室本体41と、処理室本体41上部を覆う蓋体42と、水分含有ガスを処理室本体41内に供給するガス供給手段43と、処理室本体41内のガスを排出するガス排出手段44とを備える。
In the oxidation treatment as described above, when the oxidation treatment is performed in a sealed condition, for example, as shown in FIG. 6B, the
The oxidation processing chamber (ultraviolet processing chamber) 4 includes a processing chamber
以下、酸化処理室4の各部の構成について説明する。
図6(b)に示すように、処理室本体41には、プラズマ重合膜17が形成されたノズルプレート11を収容し、エネルギー線、本実施形態では紫外線を照射する酸化処理空間411が形成されている。その酸化処理空間411の底部には、ノズルプレート11が設置されている。
また、処理室本体41の側壁には、処理ガスを供給する処理ガス供給口412が形成されている。そして、その側壁の反対側の側壁には、処理ガスを排出する処理ガス排出口413が形成されている。
なお、処理室本体41の形状は、例えば方形状、円筒状など、特に限定されない。
Hereinafter, the structure of each part of the oxidation treatment chamber 4 will be described.
As shown in FIG. 6B, the processing chamber
A processing
The shape of the
蓋体42には、エネルギー線、本実施形態では紫外線照射のための紫外線光源421が設置されている。そして、該紫外線光源421が点灯すると、紫外線光源421からプラズマ重合膜17の上面に紫外線が照射される。なお、蓋体42の形状は、処理室本体41と同様、特に限定されない。
ガス供給手段43は、処理ガスを処理ガス供給口412から処理室本体41内に供給する。このガス供給手段43は、所定の水蒸気量(露点)に調整された処理ガスを充填し供給するガスボベ(ガス供給源)431と、ガスボンベ431から供給される処理ガスの流量を調整するマスフローコントロ−ラ(流量調整手段)432と、マスフローコントロ−ラ432より下流端側で、処理ガス供給管434内の流路を開閉するバルブ(流路開閉手段)433と、処理ガス供給口412に接続された処理ガス供給管434とを有している。
The
The gas supply means 43 supplies the processing gas into the processing chamber
このようなガス供給手段43は、ガスボンベ431から所定の処理ガスを送り出し、マスフローコントロ−ラ432で流量を調節する。そして、ガス供給手段43は、処理ガス供給管434を流れる処理ガスを、処理ガス供給口412から処理室本体41に導入(供給)する。
また、ガスボンベ431に乾燥した主成分ガスを充填し、前記と同様にして主成分ガスを流す。そして、処理ガス供給口412の前で、主成分ガスと水蒸気とを混合して所望の露点の処理ガスを調製し、処理ガス供給口412から処理室本体41に導入してもよい。
Such a gas supply means 43 sends out a predetermined processing gas from the
Further, the
また、処理ガス供給口412の近傍に別途水蒸気供給口を設け、水蒸気と主成分ガスとを別々に処理室本体41に導入する。そして、それら水蒸気と主成分ガスとを処理室本体41内で混合して所望の露点の処理ガスとしてもよい。
なお、処理ガスの流量は、処理ガスの主成分ガスの種類、含有する水分量等に応じて適宜決定される。通常は、30SCCM〜50SLM程度であるのが好ましい。
Further, a water vapor supply port is separately provided in the vicinity of the processing
Note that the flow rate of the processing gas is appropriately determined according to the type of the main component gas of the processing gas, the amount of water contained, and the like. Usually, it is preferably about 30 SCCM to 50 SLM.
ガス排出手段44は、酸化処理空間411に存在する反応生成物および処理ガスを処理ガス排出口413から処理室本体41外に排出し、回収する。
このガス排出手段44は、処理ガス排出口413に接続された処理ガス排出管441と、処理ガス排出管441内の流路を開閉するバルブ(流路開閉手段)442と、ポンプ443と、ポンプ443の下流端側に設けられた処理ガス回収タンク444とを有している。
The gas discharge means 44 discharges the reaction product and the processing gas existing in the
The gas discharge means 44 includes a process
このようなガス排出手段44は、ポンプ443を作動させ、酸化処理空間411を一時的に減圧状態にする。そして、ガス排出手段44は、処理ガス等を処理ガス排出口413を介して処理ガス排出管441に排出し、処理ガス回収タンク444に回収する。回収された処理ガスは、所定の処理を施すことにより、再び処理ガスとして使用することができる。
Such a gas discharge means 44 operates the
以上のようにSiO2化されたプラズマ重合膜17を大気に晒すことで、大気中(空気中)の水素原子がSi原子に導入された酸素原子に結合する。そして、図6(c)に示すように、プラズマ重合膜17の表面が水酸基で終端する。
それに加えて、酸化処理によって処理ガス中に含まれる水分から生成した水酸基が、アルキル基が切断されたSi原子に結合する。そして、図6(c)に示すように、プラズマ重合膜17の表面が水酸基で終端する。また、一部吸着水もプラズマ重合膜17に導入される。
このように、酸化処理による水酸基導入と、処理ガス中の水分による水酸基導入という2つの導入方法によって、プラズマ重合膜17の表面は多くの水酸基で終端する。そのため、後述する金属アルコキシド191が水酸基に十分に結合することができる。
By exposing the plasma polymerized
In addition, the hydroxyl group generated from the moisture contained in the processing gas by the oxidation treatment is bonded to the Si atom from which the alkyl group has been cleaved. Then, as shown in FIG. 6C, the surface of the
As described above, the surface of the plasma polymerized
[3] 第3の工程
ノズルプレート11表面にインクが付着することを防止するため、図6(d)に示すように、酸化処理が施されたプラズマ重合膜17の表面に金属アルコキシド191を反応させて撥液膜19を形成する。
プラズマ重合膜17と金属アルコキシド191とは、次のような機構で反応している。すなわち、プラズマ重合膜17は、前述したように、その表面は酸化処理によりSiO2化され、水酸基で終端している。このプラズマ重合膜の表面(水酸基)に金属アルコキシド191を接触させると、当該水酸基と金属アルコキシド191のアルコキシル基が反応し、金属アルコキシド191のシラノール基(Si−O−)とプラズマ重合膜17の表面が結合(シロキサン結合)する。これにより、金属アルコキシド191で構成される撥液膜19が形成される。
[3] Third Step In order to prevent ink from adhering to the surface of the
The plasma polymerized
ここで、撥液膜形成に用いられる金属アルコキシド191は、下記一般式(1)
XnM(OR)4−n ……式(1)
(但し、Xは撥液性を示す官能基、Mは金属、Rはアルキル基、nは1〜3の整数である。)
で表される化合物である。
Here, the
X n M (OR) 4-n ...... Formula (1)
(However, X is a functional group exhibiting liquid repellency, M is a metal, R is an alkyl group, and n is an integer of 1 to 3.)
It is a compound represented by these.
一般式(1)中のXは、例えば、フルオロアルキル基、アルキル基、ビニル基等の撥液性を示す官能基が挙げられる。中でも、フルオロアルキル基が好ましい。これにより、表面自由エネルギーが小さくなるため、撥液膜19の撥液性を向上させることができるとともに、耐薬品性、耐候性、耐摩擦性などの特性も向上させることができる。
なお、Xの重量平均分子量は、200〜4000程度であるのが好ましく、1000〜2000程度であるのがより好ましい。
X in the general formula (1) includes, for example, a functional group exhibiting liquid repellency such as a fluoroalkyl group, an alkyl group, and a vinyl group. Of these, a fluoroalkyl group is preferred. Thereby, the surface free energy is reduced, so that the liquid repellency of the
In addition, it is preferable that the weight average molecular weight of X is about 200-4000, and it is more preferable that it is about 1000-2000.
一般式(1)中のMは、例えば、Ti、Li、Si、Na、K、Mg、Ca、St、Ba、Al、In、Ge、Bi、Fe、Cu、Y、Zr、Ta等の金属が挙げられる。これらの中でも、Si、Ti、Al、Zr等がより好ましい。
一般式(1)中のRは、炭素数1〜20のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、プロピル基、ペンチル基などが挙げられる。
M in the general formula (1) is, for example, a metal such as Ti, Li, Si, Na, K, Mg, Ca, St, Ba, Al, In, Ge, Bi, Fe, Cu, Y, Zr, and Ta. Is mentioned. Among these, Si, Ti, Al, Zr, etc. are more preferable.
R in the general formula (1) includes an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, a propyl group, and a pentyl group.
このような一般式(1)で表される金属アルコキシド191は、Xがフルオロアルキル基で、MがSiであること(シラン系カップリング剤)が特に好ましい。このような化合物であることにより、Xがフルオロアルキル基であるため、前述したように撥液性に優れるとともに、MがSiでるため、安価に入手することができる。
なお、フロオロアルキル基のアルキル基は、前述したRと同様なものが挙げられるが、炭素数が長い基であることが好ましい。これにより、より脂溶性が高くなるので、撥液性を持続、向上させることができる。
In such a
The alkyl group of the fluoroalkyl group may be the same as R described above, but is preferably a group having a long carbon number. Thereby, since fat solubility becomes higher, liquid repellency can be maintained and improved.
このような一般式(1)で表される金属アルコキシド191の具体例としては、例えば、トリデカフルオロ−1,1,2,2テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
なお、一般式(1)で表される金属アルコキシド191において、nが1または2のものを用いた場合には、該化合物中で隣接するシラノール基同士の間でもシロキサン結合を形成することができるため、形成される撥液膜19の密着性を向上させることができる。
Specific examples of the
In addition, in the
このような金属アルコキシド191をプラズマ重合膜17の表面に反応させて撥液膜19を形成する方法は、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る。中でも、液相プロセスを用いて行うのが好ましい。液相プロセスを用いれば、金属アルコキシド191溶液を調製する工程と、プラズマ重合膜17の表面に金属アルコキシド191溶液を供給する工程という比較的簡単な工程により、撥液膜19を形成することができる。
Such a method of forming the
液相プロセスとして具体的には、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、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。 Specific examples of the liquid phase process include, for example, an inkjet method, a spin coating method, a casting method, a micro gravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, a wire bar coating method, a dip coating method, and a spray coating method. Various coating methods such as a screen printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, and a micro contact printing method can be used, and one or more of these can be used in combination.
撥液膜19を液相プロセス(塗布法)を用いて形成する場合は、例えば、次のようにして撥液膜19を形成することができる。
まず、金属アルコキシド191溶液を調製する。
金属アルコキシド191を溶解する溶媒としては、各種のものが用いられるが、例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンのような芳香族炭化水素系溶媒を用いることができる。
また、金属アルコキシド191の濃度は、0.01〜0.5wt%程度であるのが好ましく、0.1〜0.3wt%程度であるのがより好ましい。
When the
First, a
Various solvents can be used as the solvent for dissolving the
Further, the concentration of the
次に、上述した塗布法により、金属アルコキシド191溶液をプラズマ重合膜17の表面に供給する。
この場合、プラズマ重合膜17の表面と金属アルコキシド191との反応性を上げるために加熱を行ってもよい。加熱を行う場合、その温度は、50〜200℃程度であるのが好ましく、80〜150℃程度であるのがより好ましい。
また、加熱時間は、1〜50分程度であるのが好ましく、5〜20分程度であるのがより好ましい。
以上のような方法により、図6(d)に示すように、プラズマ重合膜17の上側の面のほぼ全面に、金属アルコキシド191が結合し、金属アルコキシド191がノズルプレート11の液滴吐出側で露出する撥液膜19が形成される。
Next, the
In this case, heating may be performed to increase the reactivity between the surface of the plasma polymerized
The heating time is preferably about 1 to 50 minutes, more preferably about 5 to 20 minutes.
By the above method, as shown in FIG. 6D, the
<第2実施形態>
図7は、本発明のインクジェットヘッド主要部の第2実施形態を示す断面正面図、図8および図9は、それぞれ、図1および図2に示すインクジェッヘッドのノズルプレートの製造方法の工程の一例を説明するための図(断面正面図)、図10は、ノズルプレートの平面図である。
なお、以下の説明では、図7〜図9中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<Second Embodiment>
FIG. 7 is a cross-sectional front view showing a second embodiment of the main part of the inkjet head of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are examples of the steps of the method for manufacturing the nozzle plate of the ink jet head shown in FIGS. 1 and 2, respectively. FIG. 10 is a plan view of the nozzle plate.
In the following description, the upper side in FIGS. 7 to 9 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、第2実施形態のインクジェットヘッドの製造方法(撥液膜形成方法)について、前述した第1実施形態との違いを中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態のインクジェットヘッド1に用いられるノズルプレート11の製造方法は、ノズルプレート11の液滴吐出側の面112にプラズマ重合膜17(下地層)を形成する第1の工程[1]と、処理ガス雰囲気下で、プラズマ重合膜17の表面に、酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程[2]と、プラズマ重合膜17のノズル孔111の外周部に対応する外周部位171に段差23を形成する第3の工程[3]と、プラズマ重合膜17の少なくとも段差23を有する部分を覆うように撥液膜19を形成する第4の工程[4]とを有する。
Hereinafter, the manufacturing method (liquid repellent film forming method) of the ink jet head according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The manufacturing method of the
以下、ノズルプレート11の製造方法の各工程について説明する。
[1] 第1の工程
図8(a)に示すように、ノズルプレート11の液滴吐出側の面112にプラズマ重合膜17を形成する。
プラズマ重合膜17の構成材料、プラズマ重合膜17の形成方法、プラズマ重合膜17の平均膜厚などは、前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, each process of the manufacturing method of the
[1] First Step As shown in FIG. 8A, the
The constituent material of the plasma polymerized
[2] 第2の工程
次に、図8(a)に示すように、処理ガス雰囲気下で、プラズマ重合膜17に酸化処理を施す。
処理ガスの主成分ガス、処理ガスの露点、処理ガスの調製方法、酸化処理の原理、酸化処理の方法などは、前記第1実施形態と同様である。
[2] Second Step Next, as shown in FIG. 8A, the
The main component gas of the processing gas, the dew point of the processing gas, the preparation method of the processing gas, the principle of the oxidation treatment, the method of the oxidation treatment, and the like are the same as in the first embodiment.
プラズマ重合膜17は、前述したような原理で酸化処理されるが、本発明者らが酸化処理後のプラズマ重合膜17の膜厚を分析したところ、驚くべきことに、その膜厚が減少するという新規な性質を見出した(図8(b))。この現象は、次のような理由によるものと推定される。すなわち、前述した酸化処理をプラズマ重合膜17に施すことにより、プラズマ重合膜17の表面に終端しているアルキル基がSi原子から切断される。アルキル基が切断されることにより、プラズマ重合膜17の表面から伸びるアルキル基が消失する。そのため、その消失したアルキル基のかさの分だけプラズマ重合膜17の膜厚が減少するものと推定される。
このような酸化処理によるプラズマ重合膜17の膜厚の減少の程度は、酸化処理の強度、すなわち、エネルギー線の強度や照射時間などによって調整することができる。
The plasma polymerized
The degree of decrease in the thickness of the plasma polymerized
プラズマ重合膜17の膜厚が減少した後(酸化処理後)のプラズマ重合膜17の平均膜厚をT2としたとき、その平均膜厚T2は、プラズマ重合膜17の酸化処理前の平均膜厚T1に対して、T2/T1=0.2〜0.9であることが好ましく、0.35〜0.75であることがより好ましい。このような範囲であることにより、プラズマ重合膜17の膜厚が十分に(過不足なく)減少しているので、プラズマ重合膜17の表面が十分にSiO2化されており、撥液膜19を確実に形成することができる。
When after the film thickness of the
[3] 第3の工程
前述したように、プラズマ重合膜17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17の膜厚が減少する。そのため、この性質を利用すれば、ノズルプレート11の撥液処理とプラズマ重合膜17のノズル孔111の外周部に対応する外周部位171の段差23形成とを簡便な方法で効率よく一挙に行うことができる。
[3] Third Step As described above, when the plasma polymerized
以下、プラズマ重合膜17の膜厚が減少するという性質を利用して、段差23を形成する方法を詳細に説明する。
[3-1]マスク形成工程
図8(c)、図10(a)に示すように、第2の工程で酸化処理が施され、その膜厚が減少したプラズマ重合膜17上にマスク18を形成する。
マスク18には、プラズマ重合膜17のノズル孔111の外周部に対応する外周部位171を包含するような所定の形状の開口部(窓部)181が形成されている。そして、マスク18は、次の工程で行われる酸化処理に対する耐性を有するもの、すなわち、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る。
このような機能を有するものであれば、マスク18の材料は特に限定されず、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。
Hereinafter, a method of forming the
[3-1] Mask Forming Process As shown in FIGS. 8C and 10A, the
An opening (window) 181 having a predetermined shape is formed in the
If it has such a function, the material of the
マスク18にガラスを用いた場合、エネルギー線を遮断するよう、照射される部分以外の部分にフィルムが貼られていてもよい。
マスク18を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、開口部181を有するプレート状のマスク18をプラズマ重合膜17に装着することによる行うことができる。具体的には、外周部位171が開口を形成するように、外周部位171とマスク18の開口部181とを位置決めして、プラズマ重合膜17上に接合することができる。また、マスク18を形成する他の方法としては、例えば、蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより行うこともできる。
なお、マスク18の開口部181の形状は、プラズマ重合膜17の各ノズル孔111の外周部に対応する外周部位171を包含する形状であれば特に限定されないが、本実施形態では帯状に形成されている。また、開口部181の形状は、1つのノズル孔111に対して、ノズル孔111の内径よりも大きい円形状であってもよい。
以上のように、外周部位171と開口部181とが位置決めされて、マスク18がプラズマ重合膜17上に配置されることにより、開口部181から開口する外周部位171を選択的に酸化処理することができる。
When glass is used for the
A method for forming the
The shape of the
As described above, the outer
[3-2]段差形成のための酸化処理工程
次に、図8(c)に示すように、マスク18を用いて、プラズマ重合膜17に酸化処理が行われる。
このとき、前述したマスク18の機能により、プラズマ重合膜17のマスク18の開口部181の直下の部分、すなわち、外周部位171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171の表面に終端するアルキル基がSi原子から切断され、SiO2化される。そして、図8(d)に示すように、開口部181内にあるプラズマ重合膜17、すなわち、外周部位171におけるプラズマ重合膜17の膜厚が減少する。その結果、プラズマ重合膜17のマスク18に覆われた部分と外周部位171との間に段差23が形成される。
そして、プラズマ重合膜17が大気(空気)に晒されることにより酸素原子に水素原子が導入され、外周部位171の表面は水酸基で終端される。
[3-2] Oxidation Process for Forming Steps Next, as shown in FIG. 8C, the plasma polymerized
At this time, due to the function of the
When the
なお、酸化処理の原理、種類、方法などは、前記[1]第1の工程で説明したものと同様である。
また、外周部位171におけるプラズマ重合膜17の膜厚が減少した後(段差形成の酸化処理後)のプラズマ重合膜17の平均膜厚をT3としたとき、その平均膜厚T3は、膜厚が減少した後のプラズマ重合膜17の平均膜厚T2に対して、T3/T2=0.2〜0.9であることが好ましく、0.35〜0.75であることがより好ましい。このような範囲により、プラズマ重合膜17の外周部位171とその他の部分で膜厚に差、すなわち段差23が生じるので、印刷装置94に紙ジャムが発生した場合でも外周部位171の表面を適切に保護することができる。
The principle, type and method of the oxidation treatment are the same as those described in the above [1] first step.
Further, when the thickness of the
このような段差形成のための酸化処理により形成された段差23のギャップ長cは、ノズル孔111の内径aに対して0.01〜0.5倍であることが好ましく、0.05〜0.35倍であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、プラズマ重合膜の段差のギャップ長が最適な長さとなり、印刷装置94に紙ジャムが発生した場合でも外周部位171の表面を適切に保護することができる。
The gap length c of the
ギャップ長cが当該範囲の下限値よりも小さすぎると、段差23が小さくなるため、印刷装置94に紙ジャムが発生した場合に外周部位171と紙が接触し、外周部位171の表面が損傷し易い。
一方、ギャップ長cが当該範囲の上限値よりも大きすぎると、プラズマ重合膜17の外周部位171とそれ以外の部位(プラズマ重合膜17の上面)との差が大きくなるため、それらの部位で均一な酸化処理を施し難く、均一な撥液膜19を形成し難い。
If the gap length c is too smaller than the lower limit value of the range, the
On the other hand, if the gap length c is too larger than the upper limit of the range, the difference between the outer
また、段差23の内側に形成された空間の直径、すなわち、マスク18の開口部181の幅bは、ノズル孔111の内径aに対して2〜10倍であることが好ましく、3〜6倍であることより好ましい。このような範囲とすることにより、開口部181の幅が最適な長さとなり、印刷装置94に紙ジャムが発生した場合でもノズル近傍の表面を適切に保護することができる。
Further, the diameter of the space formed inside the
マスク18の開口部181の幅bが当該範囲の下限値よりも小さすぎると、外周部位171の面積が小さくなるため、撥液膜19を形成し難い。
一方、マスク18の開口部181の幅bが当該範囲の上限値よりも大きすぎると、外周部位171の面積が大きくなるため、印刷装置94に紙ジャムが発生した場合に当該部位171と紙が接触し、外周部位171が損傷し易い。
このように、プラズマ重合膜17の段差23形成のためにマスク18を用いて酸化処理をすることにより、外周部位171に簡単かつ効率的に段差23を形成することができる。
If the width b of the
On the other hand, if the width b of the
As described above, by performing the oxidation treatment using the
[3-3]マスク除去工程
段差23が形成された後は、図9(e)、図10(b)に示すように、プラズマ重合膜17からマスク18を除去する。
マスク18を除去する方法は、マスク18の種類(形成方法)によって異なる。プレート状のマスク18を用いる場合、例えば、マスク18をプラズマ重合膜17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18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18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。
[3-3] Mask Removal Step After the
The method for removing the
[4] 第4の工程
ノズルプレート11の表面にインクが付着することを防止するため、図9(f)に示すように、段差23が形成されたプラズマ重合膜17の表面に金属アルコキシド191を反応させて撥液膜19を形成する。
撥液膜19形成の機構、金属アルコキシド191、撥液膜19形成方法などは、前記第1実施形態と同様である。
以上のような方法により、処理ガス雰囲気中の酸化処理とマスクを用いた酸化処理とをプラズマ重合膜17に行っているので、耐擦性に優れる撥液膜19を有し、かつ、段差23を有するインクジェットヘッド1を簡便に、効率よく、低コストに得ることができる。
[4] Fourth Step In order to prevent ink from adhering to the surface of the
The mechanism for forming the
Since the
以上説明した本実施形態のノズルプレート11の製造方法では、前述した[3]第3の工程の[3−2]段差形成のための酸化処理において、第1実施形態で説明した処理ガス雰囲気下で、段差形成のための酸化処理を行ってもよい。このような2回の酸化処理において、それぞれの酸化処理を処理ガス雰囲気下で行うことにより、より多くの水酸基をプラズマ重合膜17に導入することができるので、より強固にプラズマ重合膜17と撥液膜19とを結合することができる。
それに加えて、プラズマ重合膜17に段差23が形成されるので、印刷装置94に紙ジャムが発生した場合であっても、プラズマ重合膜17のノズル孔111に対応する外周部位171を保護することができる。
In the manufacturing method of the
In addition, since the
また、本実施形態のノズルプレート11の製造方法では、前述した[2]第2の工程において、処理ガス雰囲気下で酸化処理を行わず、前述した[3]第3の工程の[3−2]段差形成のための酸化処理においてのみ、第1実施形態で説明した処理ガス雰囲気下で段差形成のための酸化処理を行ってもよい。このように、[3−2]の段差形成のための酸化処理時にのみ、処理ガス雰囲気下で酸化処理を行うことにより、外周部位171により多くの水酸基が導入されるので、外周部位171におけるプラズマ重合膜17と撥液膜19との密着が強固になり、外周部位171における撥液膜19の耐擦性が向上する。
Moreover, in the manufacturing method of the
以上、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、酸化処理には、紫外線照射とプラズマ照射を組み合わせて用いてもよい。
As mentioned above, although the manufacturing method of the inkjet head of this invention, the inkjet head, and the electronic device were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
In addition, the inkjet head manufacturing method of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
The oxidation treatment may be performed using a combination of ultraviolet irradiation and plasma irradiation.
また、撥液膜は、プラズマ重合膜の全面に形成しなくとも、少なくとも段差を有する部分に形成すればよい。
なお、プラズマ重合膜は、ノズル孔の内壁面にも形成されることがある。そのため、当該面やプラズマ重合膜のノズル孔の内壁面に連続する面においても酸化処理が施されることがある。その結果、それらの面においても撥液膜が形成されることがある。
Further, the liquid repellent film may be formed on at least a portion having a step even if it is not formed on the entire surface of the plasma polymerization film.
Note that the plasma polymerized film may also be formed on the inner wall surface of the nozzle hole. Therefore, the oxidation treatment may be performed on the surface and the surface continuous with the inner wall surface of the nozzle hole of the plasma polymerization film. As a result, a liquid repellent film may be formed also on those surfaces.
また、上記各実施形態では、基材としてノズルプレートを用いて撥液膜を形成する方法を例にとって説明したが、基材はノズルプレートに限定されず、例えば、インクジェットヘッドキャップ、インクジェットヘッドクリーニング用ワイパ、ギア、プラテン、キャリッジ等、撥液膜を形成する必要のあるいかなる基材であってもよい。
以上説明したインクジェットヘッドの製造方法によれば、水分を任意に調整したガスを用いることにより、撥液膜の耐擦性と耐アルカリ性のバランスを、目的と必要に応じて調整することができる。
In each of the above embodiments, the method of forming a liquid repellent film using a nozzle plate as a base material has been described as an example. However, the base material is not limited to a nozzle plate, and for example, an inkjet head cap or an inkjet head cleaning Any substrate such as a wiper, gear, platen, carriage, or the like on which a liquid repellent film needs to be formed may be used.
According to the manufacturing method of the ink jet head described above, the balance between the rub resistance and the alkali resistance of the liquid repellent film can be adjusted according to the purpose and necessity by using a gas whose water content is arbitrarily adjusted.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.インクジェットヘッドの製造
(実施例1)
<1> まず、面方位(110)のシリコン単結晶基板と振動板とを圧着して、400℃で8時間熱処理を行った。これにより、シリコン単結晶基板と振動板とを一体化させた。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Production of inkjet head (Example 1)
<1> First, a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) and a diaphragm were pressure-bonded and heat-treated at 400 ° C. for 8 hours. Thereby, the silicon single crystal substrate and the diaphragm were integrated.
次に、当該振動板上に導電性材料層と、圧電材料層と、導電性材料層とを順次積層した後、ドライエッチング法によりエッチングすることにより、圧電素子を備えるインク室基板を形成した。
次に、基板上に、インク室、リザーバ室および供給口を形成する領域に対応した開口部を有するレジスト層をフォトリソグラフィー法により形成した後、ドライエッチング法により基板をエッチングすることにより、インク室、リザーバ室および供給口に対応した凹部を形成した。
そして、凹部が形成された基板を大気圧下において酸素プラズマに晒すことでレジスト層を除去した。
Next, after sequentially laminating a conductive material layer, a piezoelectric material layer, and a conductive material layer on the vibration plate, an ink chamber substrate including a piezoelectric element was formed by etching using a dry etching method.
Next, a resist layer having openings corresponding to regions for forming an ink chamber, a reservoir chamber, and a supply port is formed on the substrate by a photolithography method, and then the substrate is etched by a dry etching method to thereby obtain an ink chamber. A recess corresponding to the reservoir chamber and the supply port was formed.
Then, the resist layer was removed by exposing the substrate in which the recesses were formed to oxygen plasma under atmospheric pressure.
<2> ステンレス鋼(SUS201)製の基板を用意し、ビームエッチング法により基板をエッチングして、複数のノズル孔を備えるノズルプレートを形成した。
<3> 次に、ノズルプレートを成膜装置のチャンバ内に設置した。そして、チャンバ内を5.25×10−2Torrに減圧し、アルゴンガスを250sccmの流量でチャンバ内に供給し、高周波電源により100Wの電力を印加してアルゴンプラズマを発生させた。
一方、ジメチルポリシロキサンをヒーターにより加熱気化し、50sccmの流量でチャンバ内に供給した。
チャンバ内に供給されたジメチルポリシロキサンとアルゴンプラズマとを約5分反応させ、ノズルプレートの液滴吐出側の面にプラズマ重合膜を膜厚(T1)500nmで成膜した。
なお、ノズル孔の内壁にもプラズマ重合膜が成膜された。
<2> A stainless steel (SUS201) substrate was prepared, and the substrate was etched by a beam etching method to form a nozzle plate having a plurality of nozzle holes.
<3> Next, the nozzle plate was installed in the chamber of the film forming apparatus. Then, the inside of the chamber was decompressed to 5.25 × 10 −2 Torr, argon gas was supplied into the chamber at a flow rate of 250 sccm, and 100 W of power was applied from a high frequency power source to generate argon plasma.
On the other hand, dimethylpolysiloxane was heated and vaporized by a heater and supplied into the chamber at a flow rate of 50 sccm.
Dimethylpolysiloxane supplied into the chamber and argon plasma were allowed to react for about 5 minutes, and a plasma polymerization film having a film thickness (T 1 ) of 500 nm was formed on the surface of the nozzle plate on the droplet discharge side.
A plasma polymerization film was also formed on the inner wall of the nozzle hole.
<4> 酸化処理空間を20℃に設定した紫外線処理室の底部に、プラズマ重合膜が成膜されたノズルプレートを設置した。そして、紫外線処理室内を20℃の乾燥空気で置換した後、露点10℃の空気(水分量9.4g/m3)を40sccmの流量で紫外線処理室内に供給しつつ、300nmの紫外線を2000mJ/cm2の強度で5分間照射した。
その結果、紫外線照射後のプラズマ重合膜の膜厚(T2)は400nmであった。
<4> A nozzle plate on which a plasma polymerized film was formed was installed at the bottom of an ultraviolet treatment chamber in which the oxidation treatment space was set to 20 ° C. Then, after replacing the ultraviolet treatment chamber with dry air at 20 ° C., air with a dew point of 10 ° C. (water content: 9.4 g / m 3 ) is supplied into the ultraviolet treatment chamber at a flow rate of 40 sccm, and 300 nm ultraviolet rays are 2000 mJ / Irradiated with an intensity of cm 2 for 5 minutes.
As a result, the film thickness (T 2 ) of the plasma polymerized film after ultraviolet irradiation was 400 nm.
<5> 次に、紫外線処理されたプラズマ重合膜のノズル孔に対応する外周部位が開口を形成するように、該外周部位とマスクの開口部とを位置決めして、プラズマ重合膜にプレート状のマスクを装着した。
そして、プラズマ重合膜に300nmの紫外線を2000mJ/cm2の強度で5分間照射した。その結果、紫外線照射後の外周部位のプラズマ重合膜の膜厚(T3)は200nm、段差のギャップ長は200nmであった。
その後、マスクをプラズマ重合膜17から離反して除去した。
<5> Next, the outer peripheral portion and the opening of the mask are positioned so that the outer peripheral portion corresponding to the nozzle hole of the plasma-polymerized film subjected to the ultraviolet treatment forms an opening, and the plate-like shape is formed on the plasma-polymerized film. Wearing a mask.
Then, the plasma polymerization film was irradiated with 300 nm ultraviolet rays at an intensity of 2000 mJ / cm 2 for 5 minutes. As a result, the film thickness (T 3 ) of the plasma polymerization film at the outer peripheral portion after the ultraviolet irradiation was 200 nm, and the gap length of the step was 200 nm.
Thereafter, the mask was removed away from the
<6> フルオロアルキル基を含む官能基を備えるシラン系カップリング剤(信越シリコーン社製、「KY−130」)を、0.1wt%となるようにFRシンナー(信越シリコーン社製)に溶解した。この溶液を前記工程<4>で得られたプラズマ重合膜の表面にスピンコート法により供給し、撥液膜を得た。そして、当該撥液膜を100℃×15分の条件で加熱・乾燥することにより、この撥液膜に撥液性を付与した。 <6> A silane coupling agent (“KY-130” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) having a functional group containing a fluoroalkyl group was dissolved in FR thinner (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) so as to be 0.1 wt%. . This solution was supplied to the surface of the plasma polymerized film obtained in the step <4> by a spin coating method to obtain a liquid repellent film. The liquid repellent film was heated and dried at 100 ° C. for 15 minutes to impart liquid repellency to the liquid repellent film.
<7> 振動板および圧電素子を備えるインク室基板とノズルプレートとを、各ノズル孔が凹部に対応するように、接着剤により接合した。
<8> 基体が備える凹部に、ノズルプレート、インク室基板、振動板および圧電素子を収納した状態で、凹部の外周部に形成された段差によりノズルプレートの縁部を支持した。
<9> エポキシ系接着剤(スリーボンド2000シリーズ、「スリーボンド社製」)を介した状態で、ノズルプレートと基体の縁部との双方をカバー部材により覆うことにより、カバー部材でノズルプレートと基体とを固定した。
以上の工程により、図1に示すインクジェットヘッドを作製した。
<7> The ink chamber substrate provided with the vibration plate and the piezoelectric element and the nozzle plate were joined with an adhesive so that each nozzle hole corresponded to the recess.
<8> The edge of the nozzle plate was supported by a step formed on the outer periphery of the recess in a state where the nozzle plate, the ink chamber substrate, the vibration plate, and the piezoelectric element were housed in the recess provided in the base.
<9> Covering both the nozzle plate and the edge of the substrate with a cover member through an epoxy adhesive (Three Bond 2000 series, “manufactured by Three Bond Co., Ltd.”), the cover member covers the nozzle plate and the substrate. Fixed.
Through the above steps, the ink jet head shown in FIG. 1 was produced.
(実施例2)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点−10℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(実施例3)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点−20℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(Example 2)
An inkjet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of −10 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(Example 3)
An inkjet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of −20 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(実施例4)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点−30℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(実施例5)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点−40℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(実施例6)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点20℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
Example 4
An inkjet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of −30 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(Example 5)
An inkjet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of −40 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(Example 6)
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of 20 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(比較例1)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点−50℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(比較例2)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに露点30℃の空気を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(比較例3)
実施例1の工程<4>において、露点10℃の空気の代わりに乾燥空気(RH0%)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、インクジェットヘッドを作製した。
(Comparative Example 1)
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of −50 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(Comparative Example 2)
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that air having a dew point of 30 ° C. was used instead of air having a dew point of 10 ° C. in Step <4> of Example 1.
(Comparative Example 3)
An ink jet head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that dry air (
2.評価
各実施例で得られたノズルプレートを備えるインクジェットヘッドに対して、それぞれ、以下に示す浸漬試験、ワイピング試験およびヘッド耐久試験を実施した。
2−1.浸漬試験
浸漬試験では、インクジェットヘッドをアルカリ溶液中に浸漬した後、アルカリ溶液から取り出し、このとき、ノズルプレート上において、膜状に付着していたアルカリ溶液が弾かれて、接触角90°以上の液滴が形成されるまでの時間を測定した。
なお、基板をアルカリ溶液中に浸漬した際の各条件は、以下に示す通りである。
・アルカリ溶液 :NaOH水溶液(pH:11)
・アルカリ溶液の温度:45℃
・浸漬時間 :60分間
2. Evaluation The following immersion test, wiping test, and head durability test were carried out on the inkjet head provided with the nozzle plate obtained in each example.
2-1. Immersion test In the immersion test, the inkjet head is immersed in an alkaline solution and then taken out from the alkaline solution. At this time, the alkaline solution adhering to the film shape is repelled on the nozzle plate, and the contact angle is 90 ° or more. The time until a droplet was formed was measured.
In addition, each condition at the time of immersing a board | substrate in an alkaline solution is as showing below.
-Alkaline solution: NaOH aqueous solution (pH: 11)
・ Alkaline solution temperature: 45 ° C
・ Immersion time: 60 minutes
そして、前述のようにして測定された時間を、それぞれ、浸漬時間毎に、以下の4段階の基準に従って評価した。
◎:5秒以内に液滴が形成された。
○:6〜20秒間に液滴が形成された。
△:21〜60秒間に液滴が形成された。
×:接触角90℃以上の液滴が形成されない。
And the time measured as mentioned above was evaluated according to the following four steps for each immersion time.
A: A droplet was formed within 5 seconds.
A: A droplet was formed in 6 to 20 seconds.
(Triangle | delta): The droplet was formed in 21-60 seconds.
X: Droplets having a contact angle of 90 ° C. or more are not formed.
2−2.ワイピング試験
ワイピング試験では、ノズルプレート上にアルカリ溶液が付着した状態で、ゴム製のノズルクリーニング用ワイパーでアルカリ溶液を伸展させるワイピング操作を、2000回繰り返して行った後に、膜状に付着していたアルカリ溶液が弾かれて、接触角90°以上の液滴が形成されるまでの時間を測定した。
なお、ワイピング操作の際における各条件は、以下に示す通りである。
・アルカリ溶液 :NaOH水溶液(pH:11)
・ワイピング時の雰囲気温度:45℃
2-2. Wiping test In the wiping test, the wiping operation of extending the alkaline solution with a rubber nozzle cleaning wiper was repeated 2000 times with the alkaline solution adhered on the nozzle plate, and then adhered to the film. The time from when the alkaline solution was repelled until a droplet with a contact angle of 90 ° or more was formed was measured.
Each condition in the wiping operation is as follows.
-Alkaline solution: NaOH aqueous solution (pH: 11)
・ Atmospheric temperature at wiping: 45 ℃
そして、前述のようにして測定された時間を、それぞれ、以下の4段階の基準に従って評価した。
◎:5秒以内に液滴が形成された。
○:6〜20秒間に液滴が形成された。
△:21〜60秒間に液滴が形成された。
×:接触角90℃以上の液滴が形成されない。
これらの浸漬試験およびワイピング試験の結果を、以下の表1に示す。
Then, the time measured as described above was evaluated according to the following four criteria.
A: A droplet was formed within 5 seconds.
A: A droplet was formed in 6 to 20 seconds.
(Triangle | delta): The droplet was formed in 21-60 seconds.
X: Droplets having a contact angle of 90 ° C. or more are not formed.
The results of these immersion tests and wiping tests are shown in Table 1 below.
2−3.ヘッド耐久試験
ヘッド耐久試験では、インクジェットヘッドをインクジェットプリンタ(セイコーエプソン社製、「PMA−890」)に搭載して、所定の画像の印刷を5000枚の記録用紙に行った後、インクジェットプリンタに搭載されたインクジェットヘッドを取り出し、ノズルプレートおよび基体からのカバー部材の剥離の有無を目視で確認した。
2-3. Head endurance test In the head endurance test, an ink jet head is mounted on an ink jet printer ("PMA-890" manufactured by Seiko Epson Corporation), a predetermined image is printed on 5000 recording papers, and then mounted on the ink jet printer. The inkjet head thus taken out was taken out, and the presence or absence of peeling of the cover member from the nozzle plate and the substrate was visually confirmed.
表1に示すように、いずれの実施例においても、2000回繰り返しワイピングを行った場合でも撥液性が維持され、耐擦性に優れたノズルプレートであることが確認された。
特に、実施例1〜3の露点−20〜10℃の空気を用いた場合は、耐擦性により優れたノズルプレートが得られることがわかった。
また、実施例3〜5の露点−40〜−20℃の空気を用いた場合は、耐アルカリ性と耐擦性に優れたノズルプレートが得られることがわかった。
なお、いずれの実施例においても、ノズルプレートおよび基体からのカバー部材の剥離を認めることはできなかった。
これに対し、比較例においては、2000回繰り返しワイピングを行うと、撥液膜が損傷し、耐擦性に劣ることが分かった。
As shown in Table 1, in any of the examples, it was confirmed that the repellency was maintained even when wiping was repeated 2000 times, and the nozzle plate was excellent in abrasion resistance.
In particular, it was found that when air having a dew point of −20 to 10 ° C. in Examples 1 to 3 was used, a nozzle plate superior in abrasion resistance was obtained.
It was also found that when air having a dew point of −40 to −20 ° C. in Examples 3 to 5 was used, a nozzle plate excellent in alkali resistance and abrasion resistance was obtained.
In any of the examples, peeling of the cover member from the nozzle plate and the substrate could not be observed.
On the other hand, in the comparative example, it was found that when wiping was repeated 2000 times, the liquid repellent film was damaged and the abrasion resistance was poor.
1……インクジェットヘッド 11……ノズルプレート 111……ノズル孔 112……液滴吐出側面 12……インク室基板 121……インク室 122……側壁 123……リザーバ室 124……供給口 13……振動板 131……連通孔 14……圧電素子 141……上部電極 142……下部電極 143……圧電体層 16……基体 17……プラズマ重合膜 171……外周部位 18……マスク 181……開口部 19……撥液膜 191……金属アルコキシド 20……母材 21……レジスト層 22……凹部 23……段差 4……酸化処理室 41……処理室本体 411……酸化処理空間 412……処理ガス供給口 413……処理ガス排出口 42……蓋体 421……紫外線光源 43……ガス供給手段 431……ガスボンベ 432……マスフローコントローラ 433……バルブ 434……処理ガス供給管 44……ガス排出手段 441……処理ガス排出管 442……バルブ 443……ポンプ 444……処理ガス回収タンク 9……インクジェットプリンタ 92……装置本体 921……トレイ 922……排紙口 93……ヘッドユニット 931……インクカートリッジ 932……キャリッジ 94……印刷装置 941……キャリッジモータ 942……往復動機構 943……キャリッジガイド軸 944……タイミングベルト 95……給紙装置 951……給紙モータ 952……給紙ローラ 952a……従動ローラ 952b……駆動ローラ 96……制御部 97……操作パネル P……記録用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (14)
前記基材の一方の面側にプラズマ重合膜で構成される下地層を形成する第1の工程と、
露点が−40〜20℃であるガス雰囲気下で、前記下地層の表面に酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程と、
前記酸化処理が施された前記下地層に前記撥液膜を形成する第3の工程とを有することを特徴とする撥液膜形成方法。 A liquid repellent film forming method for forming a liquid repellent film having liquid repellency on a surface of a substrate,
A first step of forming an underlayer composed of a plasma polymerized film on one surface side of the substrate;
Under a gas atmosphere having a dew point of −40 to 20 ° C., a second step of oxidizing the surface of the underlayer and introducing hydroxyl groups and / or adsorbed water;
And a third step of forming the liquid repellent film on the base layer subjected to the oxidation treatment.
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面にプラズマ重合膜を形成する第1の工程と、
露点が−40〜20℃であるガス雰囲気下で、前記プラズマ重合膜の表面に、酸化処理を施し、水酸基および/または吸着水を導入する第2の工程と、
前記酸化処理が施された前記プラズマ重合膜に前記撥液膜を形成する第3の工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 An inkjet head manufacturing method for manufacturing an inkjet head in which a liquid repellent film having liquid repellency is formed on a surface of a nozzle plate having nozzle holes,
A first step of forming a plasma polymerization film on the surface of the nozzle plate on the droplet discharge side;
A second step of introducing a hydroxyl group and / or adsorbed water by subjecting the surface of the plasma polymerized film to an oxidation treatment under a gas atmosphere having a dew point of −40 to 20 ° C .;
And a third step of forming the liquid repellent film on the plasma polymerized film subjected to the oxidation treatment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006289061A JP2008105231A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Liquid repellent film forming method, ink jet head manufacturing method, ink jet head and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006289061A JP2008105231A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Liquid repellent film forming method, ink jet head manufacturing method, ink jet head and electronic apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008105231A true JP2008105231A (en) | 2008-05-08 |
Family
ID=39439005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006289061A Withdrawn JP2008105231A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Liquid repellent film forming method, ink jet head manufacturing method, ink jet head and electronic apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008105231A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010069853A (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Fujifilm Corp | Liquid repelling film formation method, nozzle plate, ink-jet head, and electronic device |
| JP2010076182A (en) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Fujifilm Corp | Method for forming liquid repellent film, nozzle plate, inkjet head and electronic device |
| JP2010214654A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Fujifilm Corp | Liquid repellent treatment method, nozzle plate, inkjet head, and electronic apparatus |
| US8367158B2 (en) | 2009-09-28 | 2013-02-05 | Fujifilm Corporation | Liquid-repellent film forming method, inkjet head and inkjet recording apparatus |
| JP2013056545A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Printing apparatus |
| WO2014109166A1 (en) | 2013-01-09 | 2014-07-17 | 富士フイルム株式会社 | Method for manufacturing water-repellent film, and substrate, nozzle plate, ink jet head, and ink jet recording device |
| US10232622B2 (en) | 2013-09-04 | 2019-03-19 | Fujifilm Corporation | Water-repellent film, film formation method, nozzle plate, ink-jet head, and ink-jet recording device |
| WO2021199731A1 (en) | 2020-03-30 | 2021-10-07 | 富士フイルム株式会社 | Liquid discharge structure, liquid discharge head, and liquid discharge apparatus |
| WO2022044246A1 (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-03 | コニカミノルタ株式会社 | Ink-jet head |
-
2006
- 2006-10-24 JP JP2006289061A patent/JP2008105231A/en not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010069853A (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Fujifilm Corp | Liquid repelling film formation method, nozzle plate, ink-jet head, and electronic device |
| JP2010076182A (en) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Fujifilm Corp | Method for forming liquid repellent film, nozzle plate, inkjet head and electronic device |
| JP2010214654A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Fujifilm Corp | Liquid repellent treatment method, nozzle plate, inkjet head, and electronic apparatus |
| US8303085B2 (en) | 2009-03-13 | 2012-11-06 | Fujifilm Corporation | Lyophobic treatment method, nozzle plate, inkjet head and electronic device |
| US8367158B2 (en) | 2009-09-28 | 2013-02-05 | Fujifilm Corporation | Liquid-repellent film forming method, inkjet head and inkjet recording apparatus |
| JP2013056545A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Printing apparatus |
| WO2014109166A1 (en) | 2013-01-09 | 2014-07-17 | 富士フイルム株式会社 | Method for manufacturing water-repellent film, and substrate, nozzle plate, ink jet head, and ink jet recording device |
| US9242466B2 (en) | 2013-01-09 | 2016-01-26 | Fujifilm Corporation | Method for manufacturing water-repellent film, and substrate, nozzle plate, ink jet head, and ink jet recording device |
| US10232622B2 (en) | 2013-09-04 | 2019-03-19 | Fujifilm Corporation | Water-repellent film, film formation method, nozzle plate, ink-jet head, and ink-jet recording device |
| WO2021199731A1 (en) | 2020-03-30 | 2021-10-07 | 富士フイルム株式会社 | Liquid discharge structure, liquid discharge head, and liquid discharge apparatus |
| WO2022044246A1 (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-03 | コニカミノルタ株式会社 | Ink-jet head |
| CN116096578A (en) * | 2020-08-28 | 2023-05-09 | 柯尼卡美能达株式会社 | Ink jet head |
| JP7574853B2 (en) | 2020-08-28 | 2024-10-29 | コニカミノルタ株式会社 | Inkjet head |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8101044B2 (en) | Method of manufacturing bonded body and bonded body | |
| JP4710897B2 (en) | Separation method of joined body | |
| US8727509B2 (en) | Method of forming electromechanical transducer film, electromechanical transducer film, electromechanical transducer element, and liquid discharge head | |
| US20090214856A1 (en) | Bonded body and method of manufacturing bonded body | |
| JP4963679B2 (en) | SUBSTRATE FOR LIQUID DISCHARGE HEAD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIQUID DISCHARGE HEAD USING THE SUBSTRATE | |
| US20100193120A1 (en) | Bonding method, bonded body, droplet ejection head, and droplet ejection apparatus | |
| CN1517216A (en) | Substrate for fluid jet device and method for forming substrate | |
| JP2008105231A (en) | Liquid repellent film forming method, ink jet head manufacturing method, ink jet head and electronic apparatus | |
| WO2007105801A1 (en) | Liquid ejection head base body, liquid ejection head making use of the same and process for manufacturing them | |
| JP2009249514A (en) | Method for disassembling bonded structure | |
| US20120315450A1 (en) | Bonding Method and Bonded Body | |
| KR19990023939A (en) | Ink-jet printheads and their manufacturing method | |
| JP2008105334A (en) | Droplet discharge head, method for manufacturing droplet discharge head, and droplet discharge apparatus | |
| JP2008213352A (en) | INK JET HEAD MANUFACTURING METHOD, INK JET HEAD, AND ELECTRONIC DEVICE | |
| JP4539120B2 (en) | Etching method, substrate, electronic component, manufacturing method of electronic component, and electronic apparatus | |
| JP2011161903A (en) | Nozzle plate, nozzle plate manufacturing method, liquid droplet ejecting head, and liquid droplet ejecting apparatus | |
| JP2008094010A (en) | INK JET HEAD MANUFACTURING METHOD, INK JET HEAD, AND ELECTRONIC DEVICE | |
| US20100092788A1 (en) | Bonding method and bonded body | |
| JP4145827B2 (en) | Mask forming method, etching method, and electronic component manufacturing method | |
| JP2007253125A (en) | Surface treatment method, method for manufacturing droplet discharge head, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus | |
| JP2007275711A (en) | Surface modification method, method for manufacturing substrate with film, droplet ejection head, and droplet ejection apparatus | |
| JP2002210984A (en) | Nozzle forming member, droplet discharge head and method of manufacturing the same | |
| JP2009248368A (en) | Joined article and method for peeling joined article | |
| JP2009190296A (en) | Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and method of manufacturing liquid ejecting head | |
| JP2014145022A (en) | Joining method, joined body, liquid droplet discharge head, liquid droplet discharge device, and electronic apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100105 |