CN102963130A - 具有液体排斥表面的结构体，喷墨头的喷嘴板，以及清洗结构体和喷嘴板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有液体排斥表面的结构体，喷墨头的喷嘴板，以及清洗结构体和喷嘴板的方法。本发明的结构体具有表现出对液体的排斥性的液体排斥表面。该结构体包括：基板，所述基板具有基体表面；以及多个凸部，所述凸部排列在基板的基体表面上。凸部具有特征角，所述特征角被定义为每个凸部的侧面和与该侧面相交并且平行于基体表面的平面之间的角度，所述角度在侧面上的凸部内侧并且在所述平面上的基体表面一侧取得。凸部的特征角小于90°并且小于参考角，所述参考角作为液体相对于参考面的静态接触角被独立地确定，所述参考面是光滑的并且具有与凸部的侧面的化学状态等同的化学状态。

Description

具有液体排斥表面的结构体,喷墨头的喷嘴板,以及清洗结构体和喷嘴板的方法

技术领域

本发明涉及具有液体排斥表面的结构体，喷墨头的喷嘴板，以及清洗结构体和喷嘴板的方法，并且更具体地涉及具有凹凸结构、表现出出色的液滴滑落性的超液体排斥表面。

背景技术

已知用于通过化学处理，如用氟树脂或硅氧烷树脂涂布等在固体表面赋予液体排斥性的技术。另一方面，同样已知的是，固体表面的液体排斥性可以通过结构处理，如凹凸结构的形成而改变，并且通过该方法可以获得通过单独的化学处理不能获得的高接触角。尤其是，表现出不小于150°的接触角的表面被称为超疏水表面或超液体排斥表面。

日本专利申请公布号07-197017描述了一种固体，所述固体具有使用烷基酮二聚体和二烷基酮作为低表面张力的材料形成为具有5以上的表面积放大系数的分形结构的液体排斥表面。

日本专利申请公布号2006-182014描述了一种液体排斥增强结构，所述增强结构通过使形成在基板上的孔穴的内壁与基板的厚度方向基本上平行(α＜126°)，以使得空气泡填充液滴下方的孔穴，从而即使对在光滑表面上具有不大于90°的接触角的液体也能够增加接触角。

“设计超疏油表面(Designing Superoleophobic Surfaces)”(AnishTuteja等，Science 318，1618(2007))描述了采用凹陷结构以使得即使对于在光滑表面上具有不大于90°的接触角的液体(例如，辛烷)也能够赋予高液体排斥性。

发明内容

近年来，在多个工程领域，如建筑和机械运输，在静态液体排斥性之上，还需要容易地移除附着液滴的能力，并且因此寻求动态液体排斥性如液滴滑落性。在喷墨技术的情况下，同样需要移除附着于喷嘴面的墨，并且动态液体排斥性是重要的参数。

日本专利申请公布号07-197017中描述的结构针对在光滑表面上具有不小于90°的接触角的液体，并且未被用于对于在光滑表面上具有小于90°的接触角的液体获得液体排斥性。此外，未研究液滴滑落性。日本专利申请公布号2006-182014也未研究液滴滑落性。

至于“设计超疏水表面(Designing Superoleophobic Surfaces)”中描述的表面结构，虽然未直接涉及液滴滑落性，作为前进与后退接触角之间的差别并且是液滴滑落性的一个指示的接触角滞后极低，并且该结构被认为具有高液滴滑落性。然而，在液滴尺寸类似于或小于凸部之间的空隙的尺寸的情况下，或在任意类型的外部力作用在液滴上的情况下，液滴可以进入凹部。如果液体进入凹部，那么超液体排斥性丧失，并且在凹陷结构的情况下，难以移除凹部内的液滴。尤其是，在将该结构在喷墨头的喷嘴板中使用的情况下，墨雾可以容易地进入凹部，从而液体排斥性和液滴滑落性容易变差，并且这些性质不能容易地恢复。

考虑到这些情形从而做出本发明，其目的是提供具有液体排斥表面的结构体和包括所述结构体的喷墨头的喷嘴板，它们具有出色的液体排斥性和液滴滑落性，并且在丧失高液体排斥性和液滴滑落性的情况下可以通过清洗而恢复，并且提供清洗结构体和喷嘴板的方法。

为了实现上述目的，本发明涉及具有对液体表现出排斥性的液体排斥表面的结构体，所述结构体包括：基板，所述基板具有基体表面；以及多个凸部，所述多个凸部排列在基板的基体表面上，其中：凸部具有特征角，所述特征角被定义为每个凸部的侧面和与侧面相交并且平行于基体表面的平面之间的角度，该角度在侧面上的凸部内侧并且在平面上的基体表面一侧取得；并且所述凸部的所述特征角小于90°并且小于参考角，所述参考角作为液体相对于参考面的静态接触角单独地确定，所述参考面是光滑的并且具有与每个凸部的侧面的化学状态等同的化学状态。

根据本发明的这个方面，凸部的特征角小于90°，所述特征角定义为每个凸部的侧面和与侧面相交并且平行于基体表面的平面之间的角度，所述角度在侧面上的凸部内侧并且在平面上的基体表面一侧取得，换言之，凸部具有倒锥形形状。此外，特征角小于参考角，所述参考角作为液体相对于光滑并且具有与每个凸部的侧面的化学状态等同的化学状态的参考面的静态接触角单独地确定。因此，当液滴沉积在结构体上时，可以使凹部内侧的液体表面形状成为超向凹部内侧的凸面。因此，可以通过拉普拉斯压力将液体从凹部斥离，并且可以获得液体排斥性。此外，因为可以减小液体与液体排斥表面之间的接触面积，那么可以减小粘附能，并且可以将液体以小滑落角移除。

这里，“液体在光滑表面上的静态接触角”意指在具有不大于5nm的粗糙度平均值(Ra)的光滑表面上测量的液体的静态接触角。

优选地凸部具有平行于基体表面的顶面并且具有距基体表面的均匀高度。

根据本发明的这个方面，因为将凸部的顶面形成为与基板平行并且将凸部形成为均匀高度，可以赋予基板的液体排斥表面均匀的液体排斥性。这里，“凸部的顶面”意指凸部在与基板相反一侧的表面。

优选地，凸部的顶面的总面积相对于基体表面的总面积的比例不高于0.4。

根据本发明的这个方面，凸部的顶面相对于全部基体表面的面积比不高于0.4，因此可以减少液体与液体排斥表面之间的接触面积。因此，可以降低粘附能，并且从而可以提高液滴滑落性并且即使小液滴也可以滑落。

优选地，结构体还包括覆盖基体表面和凸部的液体排斥涂层。

根据本发明的这个方面，因为将液体排斥涂层形成在液体排斥表面上，可以增加液滴在光滑表面上的接触角。因此，即使在液滴具有小表面张力的情况下，也可以增加接触角，并且因此可以增加可使用的液体的种类。

优选液体排斥涂层上10μl水的液滴的滑落角不大于40°。

根据本发明的这个方面，通过将滑落性设定为上述条件，可以容易地移除附着于液体排斥表面的液体。

优选地液体排斥涂层由含有氧的全氟烷基硅烷组成。

根据本发明的这个方面，通过使用含有氧的全氟烷基硅烷作为用于液体排斥涂层的材料，可以形成具有良好滑落性的液体排斥涂层。

为了实现上述目的，本发明还涉及清洗结构体的方法，所述方法包括以下步骤：用相对于参考面具有小于凸部的特征角的静态接触角的清洗液清洗结构体；并且之后将残留在结构体上的清洗液用相对于参考面具有大于凸部的特征角的静态接触角的取代液取代。

根据本发明的这个方面，首先，将结构体用相对于参考面具有小于凸部的特征角的静态接触角的清洗液清洗。通过使用具有小于凸部的特征角的静态接触角的清洗液，可以使得清洗液容易地进入凸部之间的凹部的内部，并且从而可以容易地进行清洗。之后，用相对于参考面具有大于凸部的特征角的静态接触角的取代液进行保留在凹部内的清洗液的取代。通过使用具有大于凸部的特征角的静态接触角的取代液，作用在凹部内的取代液上的力将取代液从凹部斥离，并且因此使得凹部内的取代液从凹部移出。因此，因为在取代步骤结束之后防止了液体保留在凹部内部，可以恢复液体排斥表面。

为了实现上述目的，本发明还涉及包括所述结构体的喷墨头的喷嘴板。

可以将上面描述的具有液体排斥表面的结构体令人满意地用作喷墨头的喷嘴板。

优选地将凸部仅排列在距离喷嘴至少10μm的区域中。

根据本发明的这个方面，将凸部形成在距离喷嘴至少10μm的区域中，并且不形成在喷嘴周边。因此，可以防止从喷嘴的喷出偏移，所述喷出偏移在作为喷嘴形成过程中的对准误差的结果的不对称喷嘴形状的情况下出现。

为了实现以上目的，本发明还涉及清洗喷嘴板的方法，所述方法包括以下步骤：用相对于参考面具有小于凸部的特征角的静态接触角的清洗液清洗喷嘴板；并且之后将残留在喷嘴板上的清洗液用相对于参考面具有大于凸部的特征角的静态接触角的取代液取代。

根据本发明的这个方面，与上述用于结构体的清洗方法类似，通过利用拉普拉斯压力可以使得清洗液和取代液容易地进入并离开凹部，并且从而可以容易地进行凹部内部的清洗。

根据本发明的具有液体排斥表面的结构体，用于所述结构体的清洗方法，喷墨头的喷嘴板，用于喷嘴板的清洗方法，可以获得具有出色的液滴滑落性的液体排斥表面，并且此外，还可以提高清洗性。

附图说明

下面将参考附图说明本发明的特征和它的其他目的和益处，其中各图中相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且其中：

图1是显示Wenzel模型的示意图；

图2是显示Cassie-Baxter模型的示意图；

图3A和3B是用于描述毛细作用的图；

图4是用于说明液体的接触角和凸部的特征角之间的关系的图；

图5A至5D是用于描述在基板上形成凹凸结构的方法的图；

图6是显示具有带凹凸结构的液体排斥表面的结构体的一个实例的平面图；

图7A至7C是显示具有带凹凸结构的液体排斥表面的结构体的截面的图；

图8是显示喷墨记录装置的一般示意图；

图9A和9B是显示喷墨头的结构的实例的平面透视图；

图10是沿图9A中线10-10的截面图；

图11是显示喷嘴板表面的实例的平面图；

图12A和12B是说明在没有第一液体排斥区域的情况中的问题的图；

图13A和13B是比较例中清洗之前和之后的液体排斥表面的视图；

图14A和14B是本发明的实施例中清洗之前和之后的液体排斥表面的视图；并且

图15是显示凸部的比例与滑落角之间的关系的图。

具体实施方式

<液体排斥性>

已知将凹凸微结构形成在表面上以便提高表面的液体排斥性。宽泛地说，有描述粗糙表面的两个模型。

图1给出了Wenzel模型，它是模型之一并且认为包括形成在固体50上的凸部61和凹部62的凹凸微结构60增加表面积，这增大液滴70的接触角。这里，由杨氏等式给出的液体在固体的光滑表面上的接触角θ与液体在固体的粗糙表面上的表观接触角θ_w之间的关系表达为

cosθ_w＝r·cos θ，            (1)

其中r是定义为光滑表面上的表面积与粗糙表面上的表面积之间的比率的表面积放大系数。

从等式(1)观察到如果光滑表面具有对液体的排斥性或者接触角θ大于90°，粗糙表面具有提高的对液体的排斥性，而如果光滑表面具有对液体的亲和性或者接触角θ小于90°，粗糙表面具有提高的对液体的亲和性。因此，对于在光滑表面上具有大于90°的接触角的液体，可以通过增加表面积放大系数，例如通过分形结构的方式，实现超液体排斥表面；然而，对于在光滑表面上具有小于90°的接触角的液体，粗糙表面表现出比光滑表面更大的对液体的亲和性，并且表面的粗糙化对于具有低表面张力的液体不能增加液体排斥性。

图2显示另一个模型或Cassie-Baxter模型，它考虑位于由具有不同表面张力的两种物质，即，凸部61的物质和填充凹部62的其他物质构成的复合表面上的液滴70。这里，液体在粗糙表面上的表观接触角θ_c基于由杨氏等式给出的液体在两种物质的光滑表面上的接触角θ₁和θ₂确定，并且表示为

cos θ_c＝A₁·cosθ₁+A₂·cosθ₂，        (2)

其中A₁和A₂是显示复合表面中物质的分面积的比率的系数，并且具有以下关系：

A₁+A₂＝1。            (3)

在Cassie-Baxter模型中，考虑两种物质之一是空气，换言之，将包括凸部61和凹部62的凹凸微结构60形成在固体50上，并且液滴70仅与凸部61的顶面接触，如图2中所示。这里，液体对空气的接触角θ₂为180°，并且因此表达式(2)中的表观接触角θ_c可以表示为

cosθ_c＝A₁·cosθ₁+(1-A₁)·cos(180°)。        (4)

从等式(4)可以看出，与θ₁的值无关，可以通过减少凸部61的顶面的分面积比A₁增加静态接触角θ_c。更详细地，即使对在光滑表面上具有不大于90°的接触角的低表面张力的液体，也可以通过采用其中使空气保持陷入凹部62中的状态获得高液体排斥性。

这符合在具有不大于90°的接触角的低表面张力的液体的情况下的凹凸结构和液体性质的条件的描述，借此，如在Cassie-Baxter模型中，液体不进入凹部。

液体的拉普拉斯压力可以用于防止液体渗入至凹部中。这里对于毛细作用进行描述。如图3A中所示，在平行毛细管的情况下，毛细管中液体的表面被固体的表面张力γ_s拉至毛细管中，并且由固体-液体界面张力γ_SL从毛细管拉出。那么，液体表面受到通过将这两个拉力之差乘以具有半径r的毛细管的周长获得的力。通过将受到的力除以毛细管的截面面积，可以得到作用于毛细管中液体表面的压力ΔP，为

$\mathrm{\&Delta;P}=\frac{2\mathrm{\&pi;r}({\mathrm{\&gamma;}}_S-{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{SL}})}{{\mathrm{\&pi;r}}^2}.---\left(5\right)$

固体表面上液体液滴的形状由杨氏等式给出，并且可以由液体表面张力γ_L，固体的表面张力γ_s，以及液体与固体之间的表面张力γ_SL在横向上的平衡确定。表达式(5)中的压力(毛细管压力)ΔP是通过从空气侧上的压力减去液体侧上的压力获得的压力，并且可以由杨氏等式的方式表示为

$\mathrm{\&Delta;P}=\frac{2{\mathrm{\&gamma;}}_L\cos \mathrm{\&theta;}}{r},---\left(6\right)$

其中θ是液体在毛细管的表面上的接触角。

等式(6)意味着如果接触角θ小于90°，那么作用在液体上的力使得液体在毛细管中浸润并扩展，而如果接触角大于90°，那么作用在液体上的力将液体从毛细管斥离。

通过拉普拉斯等式

$\frac{\cos \mathrm{\&theta;}}{r}=\frac{1}{R},---\left(7\right)$

可以将表达式(6)改写为

$\mathrm{\&Delta;P}=\frac{2{\mathrm{\&gamma;}}_L}{R},---\left(8\right)$

其中R是液滴的半径。

在等式(8)中，ΔP表示施加至液体朝向凹面侧的弯曲表面的压力，换言之，试图减小液滴的表面积并且使得液滴成为球形的力，并且将压力ΔP称为拉普拉斯压力。

接下来，如图3B中所示，考虑毛细管是具有特征角α的锥形并且液***于锥形毛细管相对于液体-空气界面较窄的一侧的情况。锥形毛细管的特征角α被定义为毛细管的表面与垂直于毛细管的轴的平面之间的角度，并且如图3B中所示该角度在毛细管内侧在毛细管的表面上并且在平面上毛细管较窄的一侧取得。于是，等式(6)可以写为

$\mathrm{\&Delta;P}=\frac{2{\mathrm{\&gamma;}}_L\cos (\mathrm{\&theta;}-(\mathrm{\&alpha;}-\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}))}{r},---\left(9\right)$

并且

$\mathrm{\&Delta;P}=\frac{-2{\mathrm{\&gamma;}}_L\sin (\mathrm{\&theta;}-\mathrm{\&alpha;})}{r}.---\left(10\right)$

从等式(10)观察到如果θ＜α，那么液体表面采取凹面形状并且力作用在液体上以使得液体在毛细管中归因于拉普拉斯压力而浸润并扩展；而如果θ＞α，那么液体表面采取凸面形状并且力作用在液体上以归因于拉普拉斯压力将液体从毛细管斥离。

接下来，描述具有包括凸部和凹部的凹凸结构的表面上的液滴的行为。

图4显示了依赖于与液体在凸部的侧面上的接触角θ，以及以特征角α表征的凸部的形状相关的条件，液体进入凹凸结构中的凹部的状态。对于凸部，特征角α被定义为凸部的侧面和与侧面相交并且平行于基体表面的平面之间的角度，并且该角度在侧面上的凸部内侧并且在平面上基体表面一侧取得(也参见图7A至7C)。

首先，考虑凸部不是锥形并且具有90°的特征角α的情况。如图4中所示，如果液体在每个凸部的侧面上的接触角θ大于90°，液体表面在每个凹部中采取凸面形状。如上所述，因为归因于拉普拉斯压力，力作用在液体上以将液体向液体表面的凹面侧拉，那么液体不进入凹部。那么，如果接触角θ大于90°，液体可以保持在凹部外部并采取Cassie-Baxter状态。

如果液体在每个凸部的侧面上的接触角θ小于90°并且特征角α为90°，那么液体表面在每个凹部中采取凹面形状。在这种情况下，因为归因于拉普拉斯压力，力作用在液体上以将液体向液体表面的凹面侧拉，那么液体渗入至凹部并且采取Wenzel状态。从Wenzel模型中的等式(1)看出，如果接触角θ大于90°，那么粗糙表面变得对液体更加亲和。

另一方面，在将表面上凹凸结构中的凸部形成为倒锥形形状以具有小于液体的接触角θ的特征角α(即，θ＞α)的情况下，可以使得液体表面在每个凹部中采取凸面形状，并且使得归因于拉普拉斯压力，力作用在液体上以将液体从凹部斥出。从等式(9)和(10)看出，特征角α越小，将液体从凹部斥出的拉普拉斯压力越大，并且因此使得液滴变得更难以进入凹部。

相反，如果凸部的特征角α大于液体的接触角θ(即，θ＜α)，那么液体表面在每个凹部中采取凹面形状，并且力作用在液体上以使得液体渗入至凹部，并且凹凸结构在Wenzel状态下表现出对液体的亲和性。

在凸部的特征角α等于液体的接触角θ(即，θ＝α)的情况下，因为拉普拉斯压力为零并且为平衡状态，那么液体保持在原位，并且可以认为液体排斥性保持；然而，归因于液滴的重量和由外部力导致的能量起伏等，一些力可能作用在液体上以导致液体进入凹部。因此，适宜的是确保拉普拉斯压力施加至液体以将液体从凹部斥出。

因此，对于在光滑表面上具有大于90°的接触角θ的液体，如果形成在表面上的凹凸结构中的凸部具有90°的特征角α，那么可以防止液体渗入至凹部；然而，如果液体在光滑表面上具有小于90°的接触角θ，那么液体渗入至凹部，并且从而粗糙表面表现出Wenzel状态下的对液体的亲和性。因此，凹凸结构中的凸部优选以倒锥形形状形成以具有小于液体在光滑表面上的接触角θ的特征角α，并且从而可以防止液体渗入至凹部并且可以增强液体排斥性。此外，根据Cassie-Baxter模型，通过减少凸部的顶面的分面积比，可以提高液体排斥性并且可以形成超液体排斥表面。在本发明中，“超液体排斥性”意指表现出不小于150°的静态接触角的液体排斥性。

<液滴滑落性>

如果将液滴沉积在水平固体表面上并且将固体表面逐渐地倾斜，液滴逐渐地变形，但是液滴在固体表面上的位置不改变，直至固体表面的倾斜角达到特定角度。当倾斜角达到θ_α时，将液滴向下拉的力超过将液滴保持固定于固体表面的力，并且静止的液滴开始滑下。液滴开始运动的倾斜角θ_α被称为滑落角，并且滑落角θ_α与粘附能E之间的关系表示为

$E=\frac{\mathrm{mg}\sin {\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{\&alpha;}}}{2\mathrm{\&pi;r}},---\left(11\right)$

其中m是沉积液滴的质量，g是重力加速度，并且r是沉积液滴的半径。

从等式(11)可以看出滑落角与粘附能相关。因为粘附能是用空气取代附着于固体的液体所需的能量，于是粘附能和液体与固体表面之间的接触面积有关。因此，在液滴附着于具有凹凸结构的固体表面的情况下，如果液体如Wenzel模型中那样渗入至凹部中，那么液体与固体表面之间的接触面积增加，并且因此粘附能增加并且滑落角也增大，这意味着液滴滑落性或液滴移除性变差。另一方面，如在Cassie-Baxter模型中通过防止液体渗入凹部并且将空气保持在凹部中，可以减小液体与固体表面之间的接触面积，并且此外，通过减少凹凸结构中凸部的比例，可以进一步减小液体与固体表面之间接触的面积，并且可以减小滑落角且可以提高液滴移除性。

<制造凹凸结构的方法>

图5A至5D是显示根据本发明的实施方案在液体排斥表面上制造凹凸结构的方法的图。

首先，如图5A中所示，将掩模20通过光刻设置在要在硅基板10上形成凹凸结构的凸部的部分中。掩模20可以是金属掩模，如铝，抗蚀剂掩模，等。

接下来，如图5B中所示，通过刻蚀将凹凸结构30形成在基板10中。在凹凸结构30的形成中，可以通过使用干刻蚀装置同时调节刻蚀硅基板10的六氟化硫(SF₆)以及保护硅基板10中形成的凹部的侧壁的三氟甲烷(CHF₃)的流量，获得所需形状的凹凸结构。更详细地，通过刻蚀形成的凸部的倒锥形形状可以通过调节充当用于Si的刻蚀剂的SF₆的流量而控制。CHF₃具有保护刻蚀的凹部的侧面(或凸部的侧面)不被进一步刻蚀的效果，因此通过增加CHF₃的流量，可以形成具有大特征角α的凸部。另一方面，通过增加SF₆的流量，可以促进凹部的侧面(或凸部的侧面)上的刻蚀，并且可以形成具有小特征角α的凸部。因此，可以通过调节CHF₃和SF₆的流量控制凸部的倒锥形形状的特征角。

可以根据所要形成的凹凸结构的大小等适当地设定刻蚀条件。基板的类型和刻蚀方法不限于上述实例，并且同样可以使用其他基板和方法。

之后，如图5C中所示，通过湿法刻蚀或干法刻蚀移除掩模材料20，获得具有包括凸部31和凹部32的凹凸结构30的基板10。

接下来，如图5D中所示，将液体排斥涂层40形成在基板10的凹凸结构30上。液体排斥涂层40覆盖凸部31的顶面、凸部31的侧面(即，凹部32的侧壁)和凹部32的底面。适宜的是液体排斥涂层40由可以容易地与基板10结合的材料形成；例如，如果基板10由硅制成，液体排斥涂层40优选由可以与硅表面上的天然氧化物膜结合的氟烷基硅烷形成。

形成液体排斥涂层的方法可以是通过真空气相沉积将氟烷基硅烷沉积在基板上的方法，将低分子量硅氧烷等离子体聚合以在基板上形成含氟等离子体聚合物涂层或硅系等离子体聚合物液体排斥涂层等的方法，或者将具有氟化碳链的硅烷偶联剂涂布在基板上的方法。

硅烷偶联剂是表示为Y_nSiX_4-n(n＝1、2或3)的硅化合物，其中Y包括相对惰性的基团，如烷基，或者反应性基团，如乙烯基、氨基或环氧基，并且X包括能够通过与基板表面上的羟基或吸附水缩合而结合的基团，如卤素、甲氧基、乙氧基或乙酰氧基。硅烷偶联剂广泛地用于有机材料和无机材料的复合材料，如玻璃纤维-强化的塑料的制造中，以便作为材料之间结合的介质。如果Y包括惰性基团，如烷基，那么防止了对改性表面的附着或磨损，并且将如持久的光泽、疏水性、润滑性等的特征赋予改性的表面。如果Y包括反应性基团，该试剂主要用于改善改性表面的粘附性。此外，已经通过具有引入至Y中的直链氟化碳的氟系硅烷偶联剂改性的表面具有低表面自由能，如PTFE(聚四氟乙烯)的表面，并且因此改善如疏水性、润滑性、脱模性等的性质，并且还表现出疏油性。

优选的是形成液体排斥涂层的材料具有出色的液滴滑落性。更详细地，优选的是在形成液体排斥涂层的材料的光滑表面上10μl水滴的滑落角(其用于指示滑落性)不大于40°。例如，形成液体排斥涂层的材料可以是含有氧的全氟烷基硅烷、十八烷基硅烷等。

由氟系硅烷偶联剂(氯、甲氧基、乙氧基或异氰酸酯型的试剂等)制成的具有液体排斥性的涂层可以通过以下方法形成：干法，如物理外延(气相沉积、溅射等)或化学外延(化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等)，或者湿法，如溶胶凝胶、敷用、旋涂等。

图6是其上如上所述形成凹凸结构的表面的平面图。

图6中所示的凹凸结构包括以矩阵排列的方形形状的凸部31。通过将凸部31以矩阵排列，可以在凸部31之间获得均匀距离，并且因此可以在相同的条件下通过拉普拉斯压力将液滴从凹部32斥出。虽然图6显示包括方形形状凸部的凹凸结构，但本发明不限于此，并且同样可以的是凸部具有其他形状，如圆形、三角形或八边形形状。此外，对凸部的排列没有特别的限制，并且可以将凸部排列在交错的矩阵中并且不必须如图6中所示规则地排列。

例如，在方形形状的凸部的边或圆形凸部的直径上，凸部适宜地具有不小于0.04μm并且不大于50μm的尺寸，并且更适宜地不小于0.04μm并且不大于30μm。以通过光刻进行图案化的限度确定尺寸下限，并且在低于该值的尺寸，制造成本变得极高。确定上限，因为小液滴可能进入具有超过上限的尺寸的凸部之间的凹部。当取凸部31的基体表面和凹部32的基体表面的总面积(即，全部基体表面面积)为1时，凸部的顶面的总面积与全部基体表面的面积的比率适宜地不大于0.6，并且更适宜地，不小于0.03并且不大于0.4，再更适宜地，不小于0.03并且不大于0.2。通过将凸部的尺寸和凸部的顶面的分面积比设定至上述范围内，可以使得凸部的总顶面积相对于凹凸结构的总表面积小，并且如从等式(11)观察到的从而可以减小滑落角，并且因此提高液滴移除性。

图7A至7C是凹凸结构的截面图。虽然对于凹凸结构的截面形状没有特别的限制，适宜的是凸部31的顶面平行于基板10上的凹凸结构的基体表面，并且凸部31从基体表面的高度都是均匀的，如图7A中所示。在每个凸部的顶面平行于基体表面的情况下，凸部的特征角α是如图7A中所示的侧面与凸部的顶面之间的角度。通过采取图7A中所示的凹凸结构，可以在液体排斥表面中获得均匀的液体排斥性。此外，因为可以减小液滴与凹凸结构之间的接触面积，于是可以获得好的液滴滑落性。

图7B显示凸部31的顶面相对于基体表面倾斜的情况，并且图7C显示凸部31的顶面弯曲的情况。如图7B和7C中所示，在每个凸部的顶面不平行于基体表面的情况下，凸部的特征角α是凸部的侧面和与侧面相交并且平行于基体表面的平面之间的角度，并且该角度在侧面上的凸部内侧并且在平面上的基体表面一侧取得。

调节凸部31的形状以具有小于液体在光滑表面上的静态接触角θ的预定的特征角α。通过使每个凸部在离凸部顶部的20％范围内的形状具有合适的特征角α，可以使得拉普拉斯压力将试图进入凹部的液体斥离。更优选的是，考虑到下面描述的清洗性，使得凸部的形状在凸部的整个侧面上具有适当的特征角α，以使得可以将清洗液和取代清洗液的取代液施加在凹部中并且之后从凹部斥离。

<清洗性>

与液体在光滑表面上的静态接触角无关，小于凹凸结构中凹部的宽度的液滴和不小于凹部的宽度但是在大于拉普拉斯压力的重力或其他外部力的作用下的液滴可以进入凹部，并且于是不能够容易地长期保持凹凸结构的超液体排斥性。尤其是，当将设置有凹凸结构的液体排斥表面在喷墨头的喷嘴板上使用时，因为墨雾容易进入凹部，于是观察到喷嘴板的液体排斥性上下降。因此，需要凹凸结构具有清洗性或者通过清洗凹凸结构以将进入凹部的液体斥离而恢复至初始状态的能力。

通过利用上述锥形结构中的拉普拉斯压力以将液体从凹部斥离，获得清洗性。从等式(10)可知，随着θ变得接近于α，试图将液体从凹凸结构的凹部斥离的力变得更小，并且因此液体变得更容易保留在凹部内部。

因此，首先，将凹凸结构的凹部内的污物用在光滑表面上具有小于凸部的特征角的静态接触角的清洗液移除。通过使用这种类型的清洗液，可以使得拉普拉斯压力作用在清洗液上以使得清洗液渗入凹部，并且可以用清洗液容易地清洁凹部的内部。

之后，将具有大表面张力的取代液施加至凹凸结构，并且将凹部内部的清洗液用取代液取代。因为大表面张力的取代液也具有大接触角，于是可以使得拉普拉斯压力作用在凹部内的取代液以将取代液从凹部斥离。因此，可以将取代了凹部内的清洗液的取代液从凹部斥离，并且因此可以容易地移除液体。

喷墨头的喷嘴板

接下来，描述采用根据本发明的实施方案的具有液体排斥表面的结构体的喷墨头的喷嘴板。

<喷墨记录装置的一般组成>

首先，描述喷墨记录装置。图8是配备有喷墨头的喷墨记录装置100的示意图。喷墨记录装置100采用压力鼓直接图像形成方法，其通过从喷墨头172M、172K、172C和172Y喷射并沉积多种颜色(例如，品红(M)、黑(K)、青(C)和黄(Y))的墨的液滴至保持在图像形成单元116中的压力鼓(图像形成鼓)170上的记录介质124(在下文中为了方便起见也称作“纸”)上，以形成所需的彩色图像。喷墨记录装置100是采用双液体反应(聚集)方法的按需类型的图像形成装置，其中通过在沉积墨的液滴之前将处理液(这里，聚集处理液)沉积在记录介质124上，并且使处理液与墨液在一起反应，从而将图像形成在记录介质124上。

如图8中所示，喷墨记录装置100包括进纸单元112、处理液沉积单元114、图像形成单元116、干燥单元118、固着单元120和纸输出单元122。

《供纸单元》

供纸单元112是用于将记录介质124提供至处理液沉积单元114的机构，并且将可以是纸的切片的记录介质124堆叠在供纸单元112中。将供纸盘150设置在供纸单元112中，并且将记录介质124每次一张地从供纸盘150提供至处理液沉积单元114。

《处理液沉积单元》

处理液沉积单元114是用于将处理液沉积至记录介质124的记录表面上的机构。处理液包含着色材料聚集剂，所述着色材料聚集剂使通过图像形成单元116沉积的墨中的着色材料(在本实施方案中，颜料)聚集，并且归因于处理液和墨彼此接触促进墨分离为着色材料和溶剂。

如图8中所示，处理液沉积单元114包括供纸鼓152，处理液鼓154和处理液施加器件156。处理液鼓154以旋转的方式保持并输送记录介质124。处理液鼓154具有排列在其外周表面的钩形保持器件(抓具)155，并且被配置为通过抓住在抓具155的钩与处理液鼓154的周围表面之间的记录介质124而保持记录介质124的前端。

将处理液施加器件156设置为面对处理液鼓154的周围表面。处理液施加器件156包括：处理液容器，其中储存有处理液；网纹辊(anilox roller)，其部分地浸渍在处理液容器中的处理液中；以及橡胶辊，所述橡胶辊通过压向网纹辊和在处理液鼓154上的记录介质124将一定剂量的处理液传递至记录介质124。处理液施加器件156可以将处理液施加至记录介质124，同时将处理液的量定量。

将其上在处理液沉积单元114中沉积处理液的记录介质124从处理液鼓154通过中间输送单元126传递至图像形成单元116的图像形成鼓170。

《图像形成单元》

图像形成单元116包括图像形成鼓170、纸压辊174，以及喷墨头172M、172K、172C和172Y。与处理液鼓154类似，图像形成鼓170在其外周表面具有钩形保持器件(抓具)171。将保持在图像形成鼓170上的记录介质124以其记录表面面对外侧传送，并且将墨从喷墨头172M、172K、172C和172Y沉积至记录表面上。

适宜的是喷墨头172M、172K、172C和172Y是具有对应于记录介质124上的图像形成区域的最大宽度的长度的整行型喷墨记录头(喷墨头)。在喷墨头172M、172K、172C和172Y的每一个的墨喷出表面中形成排列在图像形成区域的整个宽度上的用于喷出墨的液滴的一列喷嘴。设置喷墨头172M、172K、172Y和172Y以在与记录介质124的输送方向(图像形成鼓170的旋转方向)垂直的方向上延伸。

当将相应着色墨的液滴从每个喷墨头172M、172K、172C和172Y喷出并沉积至紧密保持在图像形成鼓170上的记录介质124的记录表面，使得沉积的墨与预先通过处理液沉积单元114沉积在记录表面上的处理液接触，将分散在墨中的着色材料(颜料)聚集，并且从而形成着色材料聚集体。从而，防止了着色材料等在记录介质124上的流动，并且将图像形成在记录介质124的记录表面上。

将其上在图像形成单元116中形成有图像的记录介质124从图像形成鼓170通过中间输送单元128传递至干燥单元118的干燥鼓176。

《干燥单元》

干燥单元118是用于干燥已经通过聚集着色材料的作用分离的溶剂的机构，并且如图8中所示，包括干燥鼓176和溶剂干燥器件178。

与处理液鼓154类似地，干燥鼓176具有以使得可以将记录介质124的前端通过保持器件177保持的方式排列在其外周表面上的钩形保持器件(抓具)177。

将溶剂干燥器件178设置为面对干燥鼓176的外周表面，并且包括多个卤素加热器182和设置在加热器182之间的热空气喷射喷嘴180。

将其上在干燥单元118中进行过干燥处理的记录介质124从干燥鼓176通过中间输送单元130传递至固着单元120的固着鼓184。

《固着单元》

固着单元120包括固着鼓184、卤素加热器186、固着辊188和在线传感器190。与处理液鼓154类似，固着鼓184具有以使得可以将记录介质124的前端通过保持器件185保持的方式排列在其外周表面上的钩形保持器件(抓具)185。

通过固着鼓184的旋转，将记录介质124以记录表面面向外侧传送，并且通过卤素加热器186初步加热，对于记录表面进行通过固着辊188的固着过程和通过在线传感器190的检查。

在固着单元120中，将通过干燥单元118形成的薄图像层中的热塑性树脂粒子通过固着辊188加热、压制并熔化，并且从而可以将图像层固着至记录介质124。通过将固着鼓184的表面温度设定至不低于50℃，通过从背面加热保持在固着鼓184的外周表面上的记录介质124促进干燥，并且从而可以防止固着处理过程中图像的破裂，并且此外，可以通过升高图像的温度的作用增加图像的强度。

在墨中含有紫外-可固化单体的情况下，在将溶剂在干燥单元中充分地蒸发掉之后，将图像在包括紫外照射灯的固着单元中用紫外光照射，并且从而可以将紫外-可固化单体固化并聚合，并且提高图像的强度。

《纸输出单元》

如图8中所示，纸输出单元122排列在固着单元120之后。纸输出单元122包括输出盘192以及排列在输出盘192与固着单元120的固着鼓184之间以便与其相对的传送鼓194、输送带196和张力辊198。将记录介质124通过传送鼓194送至输送带196并且输出至输出盘192。

此外，虽然在图8中未显示，本实施方案中的喷墨记录装置100，除上述组成之外还包括，将墨供应至喷墨头172M、172K、172C和172Y的墨储存和加载单元，和将处理液供应至处理液沉积单元114的器件，以及包括进行喷墨头172M、172K、172C和172Y的清洗(喷嘴表面擦拭、吹洗、喷嘴抽吸等)的头保养单元，确定记录介质124在纸输送路径中的位置的定位传感器，确定装置的相应单元的温度的温度传感器等。

虽然参考图8描述了基于鼓输送***的喷墨记录装置，但本发明不限于此并且也可以在基于带输送***的喷墨记录装置等中使用。

<喷墨头的结构>

接下来，描述喷墨头172M、172K、172C和172Y的结构。这里，相应的喷墨头172M、172K、172C和172Y具有相同的结构，并且这些头中的任一个在下文中用附图标记250表示并描述。

图9A是显示喷墨头250的结构的实例的平面透视图，并且图9B是显示喷墨头250的结构的另一个实例的平面透视图。图10是沿图9A中的线10-10取的截面图，并且显示墨室单元的内部结构。

为了获得由记录纸表面上的墨滴形成的高密度的点，需要通过减小喷墨头250中的喷嘴节距获得高密度的喷嘴。如图9A中所示，本实施方案中的喷墨头250具有这样的结构：其中将多个墨室单元253以交错的矩阵构造(二维构造)排列。每个墨室单元253包括充当墨滴喷出孔的喷嘴251，对应于喷嘴251的压力室252等。因此，通过以下方式获得高密度的喷嘴：减小有效喷嘴节距或者沿主扫描方向的投影至在喷墨头250长度方向的准线的投影喷嘴节距，所述主扫描方向垂直于副扫描方向或纸输送方向。

覆盖对应于记录介质124在基本上与纸输送方向垂直的方向上的全宽度的长度的一个或多个喷嘴行的排列不限于图9A中所示的排列。例如，代替图9A中的组成，可以通过以交错的矩阵排列和组合各自具有二维排列的喷嘴251的短头块(头片)250’形成具有对应于记录介质124的整个宽度的长度的喷嘴行的行头(line head)，如图9B中所示。此外，虽然未在图中示出，同样可以通过将短头对准在单一的行中形成行头。

如图10中所示，将每个喷嘴251形成在构成喷墨头250的墨喷出表面250a的喷嘴板260中。喷嘴板260可以由以下各项制成：硅材料，如Si、SiO₂、SiN或石英玻璃，金属材料如Al、Fe、Ni、Cu或这些的合金，氧化物材料如氧化铝或氧化铁，碳素材料如炭黑或石墨，或树脂材料如聚酰亚胺。

将对于墨具有排斥性的液体排斥涂层262形成在喷嘴板260的表面(墨喷出侧表面)上，以防止墨附着在墨喷出表面上。将对应于喷嘴251设置的每个压力室252形成为基本上方形的平面形状，并且将喷嘴251和供应孔254安排在该平面形状的对角线上相应的角部分中。将相应的压力室252通过供应孔254与公用流道255连接。公用流道255连接至充当墨提供源的墨提供槽(未给出)，并且从墨提供槽提供的墨通过公用流道255分配至压力室252。

各自具有单独的电极257的压电元件258连接至振动板256，所述振动板构成压力室252的顶板面并且还充当用于压电元件258的共用电极。通过将驱动电压施加至单独的电极257使每个压电元件258变形，从而使得相应的压力室252中的墨从喷嘴251喷出。当喷出墨时，将新的墨从共用流道255通过供应孔254提供至压力室252。

喷嘴的排列结构不限于图中给出的实例，并且同样可以应用多种其他类型的喷嘴排列，如在副扫描方向具有单个喷嘴行的排列结构。

印刷方法不限于使用行类型头，并且可以是串行法，其中通过采用比记录介质124在宽度方向上的尺寸短的短头并且在宽度方向进行短头的扫描动作以在记录介质124的宽度方向(主扫描方向)上进行印刷，并且在完成宽度方向上的一次印刷动作之后，将记录介质124在与宽度方向垂直的副扫描方向上以预定量移动，在下一个印刷区域进行记录介质124的宽度方向上的印刷，并且通过重复该操作，在记录介质124的整个印刷面积上进行印刷。

图11是显示本实施方案中喷墨头的喷嘴板的墨喷出表面的图。如图11中所示，喷嘴板的墨喷出表面包括喷嘴251周围的第一液体排斥区域350，以及第一液体排斥区域350周围的第二液体排斥区域340。在每个第一液体排斥区域350中，将液体排斥涂层形成在不带有凹凸结构的基板10的光滑表面上。在第二液体排斥区域340中，基板10的表面具有根据本发明的实施方案的凹凸结构。

通过将不带有凹凸结构的光滑液体排斥区域设置在喷嘴的周边周围，与不设置光滑液体排斥区域并且喷嘴直接由具有凹凸结构的表面环绕的情况比较获得以下有益效果。

图12A和12B是不将光滑液体排斥区域设置在喷嘴251的周边附近的情况的图。图12A显示包括凸部31和凹部32的凹凸结构相对于喷嘴251在图中垂直和横向上对称地形成的情况，并且图12B显示相对于喷嘴251非对称地形成凹凸结构的情况。

在排列凹凸结构而没有喷嘴251周边附近的光滑区域的情况下，如果凹凸结构相对于喷嘴251对称地排列在垂直和横向上，如图12A中所示，当液滴从喷嘴251喷出时，不存在喷出方向向任意一侧的偏移。然而，如图12B中所示，如果在喷嘴251排列的位置上存在偏差，并且排列在喷嘴板上的凹凸结构中凸部31和凹部32与喷嘴251重叠，那么喷嘴251成为非对称的，引起喷出方向的偏斜。制造喷嘴251和凹凸结构时的对准精度可以在1μm至2μm的范围内。因此，不能以高精度形成喷嘴251和凹凸结构，并且存在凹凸结构相对于每个喷嘴在垂直和横向上不对称的可能性。

因此，如图11中所示，适宜的是将具有无凹凸结构的光滑表面的第一液体排斥区域350安置在喷嘴251的周边附近，并且将具有带凹凸结构的表面的第二液体排斥区域340安置在第一液体排斥区域350的周边附近。通过将光滑液体排斥区域350形成在喷嘴251的周边附近，可以防止通过喷嘴251进行的墨滴喷出的偏斜。第二液体排斥区域340优选与每个喷嘴251隔开不小于10μm并且不大于50μm的距离。

为了在喷嘴板的制造中形成这种类型的喷嘴板表面，当在基体表面上形成凹凸结构时，将基板的基体表面上要成为第一液体排斥区域350的区域用掩模覆盖。从而，凹凸结构不形成在要成为第一液体排斥区域350的区域中，并且可以形成设置有液体排斥涂层的光滑液体排斥区域。

实施例

下面，参考实施例更详细地描述本发明。实施例中描述的处理方法可以包括处理具有液体排斥性的基板表面以在其上形成倒锥形形状的凸部的方法，或者处理基板表面以在其上形成倒锥形形状的凸部并且之后在其上形成液体排斥涂层的方法。处理方法不限于这些示例方法。

<凹凸结构的制造>

使用用抗蚀剂图案化的金属膜掩模，在硅基板的表面上在下面描述的样品A和B中的条件下进行干法刻蚀，以使得具有倒锥形形状的凸部形成在其上。同样可以使用图案化抗蚀剂膜作为掩模。

《刻蚀条件》

-刻蚀装置：NE500-ICP干法刻蚀装置(Ulvac Techno)

-样品A(形成有具有100°的特征角的凸部)中的刻蚀条件：处理压力：1Pa；天线输出：400W；偏压输出：70W；处理气体：50sccm的CHF₃和5sccm的SF₆；处理时间：1200秒。

-样品B(形成有具有75°的特征角的凸部)中的刻蚀条件：处理压力：1Pa；天线输出：500W；偏压输出：100W；处理气体：30sccm的CHF₃和20sccm的SF₆；处理时间：480秒。

之后，将掩模通过湿法刻蚀移除，然后将Nanos(T&K Co.，Ltd.)的液体排斥涂层通过真空气相沉积形成在所获得的凹凸结构上。虽然对液体排斥涂层没有特别的限制，优选的是具有出色的液滴滑落性的涂层。此外，涂层的形成方法不限于气相沉积方法，并且同样可以采用旋涂方法等。如此形成的液体排斥涂层的光滑表面上10μl水液滴的滑落角为10°。

所获得的凹凸结构的凸部的方形形状中的边的长度为大约5μm，并且凸部之间的距离(凹部的宽度)为大约5μm。凸部的顶面的面积分数为大约30％。

使以下液体与具有如此形成在基板上的凹凸结构的液体排斥表面接触，并且测量表观静态接触角和滑落角。通过所加入的烯的量调节液体的表面张力以控制液体在光滑表面上的静态接触角。

《所使用的液体》

(1)水(72.75mN/m的表面张力，在光滑表面上116°的静态接触角)4μl

(2)水+烯0.1％(40.0mN/m的表面张力，在光滑表面上96°的静态接触角)4μl

(3)水+烯0.5％(35.2mN/m的表面张力，在光滑表面上86°的静态接触角)4μl

(4)水+烯1％(28mN/m的表面张力，在光滑表面上71°的静态接触角)4μl

结果在下面的表1中给出。

表1

在其中凹凸结构形成有具有75°的特征角的倒锥形形状的凸部的样品B(实施例)中，对于在光滑表面上具有大于凸部的特征角的静态接触角的液体(1)、(2)和(3)，所获得的液体排斥表面表现出大于150°的表观静态接触角并且使得液滴滚落。尤其是，即使对于在光滑表面上具有不大于90°的静态接触角的液体(3)，所获得的液体排斥表面表现出具有151°的表观静态接触角的高液体排斥性以及具有32°的滑落角的高液滴滑落性。

对于在光滑表面上具有小于凸部的特征角的静态接触角的液体(4)，所获得的液体排斥表面表现出具有135°的表观静态接触角的高液体排斥性，但是即使当液体排斥表面倾斜90°时，也不会使得液滴滚落。这被认为是因为液体渗入凹凸结构的凹部并且粘附能高。

在其中凹凸结构形成有具有100°的特征角的锥形形状的凸部的样品A(比较例)中，对于在光滑表面上具有大于凸部的特征角的静态接触角的液体(1)，所获得的液体排斥表面表现出高液体排斥性(大表观静态接触角)和高液滴滑落性(小滑落角)。然而，对于在光滑表面上具有小于凸部的特征角的静态接触角的液体(2)、(3)和(4)，液体被认为渗入凹凸结构的凹部，并且虽然对液体(2)和(3)获得高液体排斥性，液体的液滴不滚落。

《清洗性的评价》

通过使用在样品B中的条件下制造的、其上形成具有75°的特征角的倒锥形形状的凸部的凹凸结构的液体排斥表面(实施例)，以及光滑表面(比较例)，评价清洗性。

将具有1μm至50μm的直径的墨滴沉积至基板的表面上，并且放置干燥1小时。其后，将清洗液(28mN/m的表面张力，70°的在光滑表面上的静态接触角)在5秒内以0.9升/分钟的速率喷射至基板的表面，并且之后用纯水冲洗。之后，观察并评价基板的表面上的残留物。图13A和13B显示光滑表面的比较例的结果，并且图14A和14B显示具有凹凸结构的液体排斥表面的实施例的结果。图13A和14A显示清洗前状态，并且图13B和14B显示清洗后状态。

在清洗之后的光滑表面上观察到墨残留物(图13B)，然而在清洗之后的具有凹凸结构的液体排斥表面上未观察到墨残留物(图14B)，并且确认高清洗性。此外，证实在清洗之后具有凹凸结构的液体排斥表面表现出与在沉积墨之前相同的液体排斥性和液滴滑落性。

上述实施例总结于下面的表2中。对于在光滑表面上具有不大于90°的静态接触角的液体进行评价。

表2

	液体排斥性	滑落性	清洗性
				光滑表面	差	好	差
样品A	好	差	-
				样品B	好	好	好

如表2中所示，在光滑表面中，对于液滴滑落性(液滴滑落角)获得好的结果，但液体排斥性(表观静态接触角)和清洗性差。在其中凹凸结构形成有具有大于90°的特征角的锥形形状的凸部的样品A中，对于液体排斥性获得好的结果，但是因为液体渗入凹凸结构中的凹部，滑落性差。另一方面，在其中凹凸结构形成有具有小于90°的特征角的倒锥形形状的凸部的样品B中，对于液体排斥性、滑落性和清洗性获得好的结果。

《凸部的面积比》

通过将凹凸结构中凸部的形状设定为样品B的形状(75°的特征角)，并且改变凸部的顶面的总面积与凹凸结构中全部基体表面的面积的比例，进行基于液体排斥表面上的滑落角的评价。凸部是具有5μm的边的方形形状。将上述液体(3)(水+烯0.5％(35.2mN/m的表面张力，86°的在光滑表面上的静态接触角))的2μl和4μl的液滴沉积在具有凹凸结构的液体排斥表面上，并且测量滑落角。结果在图15中给出。

90°滑落角线上的点表示即使当液体排斥表面倾斜90°时液滴也不滚落。根据图15，可以通过降低凸部的顶面的分面积比减小液滴滑落角。此外，还证实：通过使凸部的顶面的分面积比不高于0.4，即使2μl的小液滴也从液体排斥表面滚落。与凸部的顶面的分面积比和液滴尺寸无关，具有凹凸结构的液体排斥表面上的表观静态接触角不小于140°，并且获得好的液体排斥性。

应该理解，不意在将本发明限制于所公开的特定形式，而是相反地，本发明覆盖落入在如所附权利要求书中所表示的本发明的精神和范围内的所有修改、备选构造和等价替换。

Claims (10)

1.一种具有对液体表现出排斥性的液体排斥表面的结构体，所述结构体包括：

基板，所述基板具有基体表面；以及

多个凸部，所述多个凸部排列在所述基板的所述基体表面上，其中：

所述凸部具有特征角，所述特征角定义为在每个所述凸部的侧面和与所述侧面相交并且平行于所述基体表面的平面之间的角度，所述角度在所述侧面上的该凸部内侧并且在所述平面上的所述基体表面一侧取得；并且

所述凸部的所述特征角小于90°并且小于参考角，所述参考角作为所述液体相对于参考面的静态接触角单独地确定，所述参考面是光滑的并且具有与每个所述凸部的所述侧面的化学状态等同的化学状态。

2.如权利要求1所述的结构体，其中所述凸部具有平行于所述基体表面的顶面并且具有距所述基体表面的均匀高度。

3.如权利要求1所述的结构体，其中所述凸部的顶面的总面积与所述基体表面的总面积之比不高于0.4。

4.如权利要求1所述的结构体，所述结构体还包括覆盖所述基体表面和所述凸部的液体排斥涂层。

5.如权利要求4所述的结构体，其中所述液体排斥涂层上10μl水液滴的滑落角不大于40°。

6.如权利要求4所述的结构体，其中所述液体排斥涂层由含有氧的全氟烷基硅烷组成。

7.一种清洗如权利要求1中所述的结构体的方法，所述方法包括以下步骤：

用清洗液清洗所述结构体，所述清洗液相对于所述参考面的静态接触角小于所述凸部的所述特征角；以及

之后将残留在所述结构体上的所述清洗液用取代液取代，所述取代液相对于所述参考面的静态接触角大于所述凸部的所述特征角。

8.一种喷墨头的喷嘴板，所述喷嘴板包括如权利要求1所述的结构体。

9.如权利要求8所述的喷嘴板，其中所述凸部仅排列在距离喷嘴至少10μm的区域中。

10.一种清洗如权利要求8所述的喷嘴板的方法，所述方法包括以下步骤：

用清洗液清洗所述喷嘴板，所述清洗液相对于所述参考面的静态接触角小于所述凸部的所述特征角；以及

之后将残留在所述喷嘴板上的所述清洗液用取代液取代，所述取代液相对于所述参考面的静态接触角大于所述凸部的所述特征角。

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