JP2014061656A - Method for manufacturing water-repellent film, nozzle plate, inkjet head, and inkjet recording apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撥水膜の製造方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、特にシランカップリングを用いて撥水膜を形成する技術に関する。 The present invention relates to a method for producing a water repellent film, a nozzle plate, an ink jet head, and an ink jet recording apparatus, and more particularly to a technique for forming a water repellent film using silane coupling.
インクジェット記録装置で用いられるインクジェットヘッドでは、ノズルプレートの表面にインクが付着していると、ノズルから吐出されるインク液滴が影響を受け、インク液滴の吐出方向にばらつきが生じることがある。インク液滴の吐出方向がばらつくと、記録媒体上の所定位置にインク液滴を着弾させることが困難となり、画像品質が劣化する要因となる。 In an ink jet head used in an ink jet recording apparatus, if ink adheres to the surface of a nozzle plate, ink droplets ejected from the nozzles are affected, and the ejection direction of the ink droplets may vary. If the ejection direction of the ink droplets varies, it becomes difficult to land the ink droplets on a predetermined position on the recording medium, which causes deterioration in image quality.
このため、通常ノズルプレート表面には撥水膜が成膜されており、ノズルプレート表面にインクが付着することを防止し、吐出性能を向上させている。 For this reason, a water-repellent film is usually formed on the surface of the nozzle plate, preventing ink from adhering to the surface of the nozzle plate and improving the ejection performance.
しかしながら、撥水膜が成膜されていてもなお、ノズルプレート表面のインク汚れは不可避である。したがって、ノズルプレート表面をゴムブレードなどによるワイピングによってインク汚れを除去することが一般的である。 However, even if a water-repellent film is formed, ink stains on the nozzle plate surface are unavoidable. Therefore, it is common to remove ink stains by wiping the nozzle plate surface with a rubber blade or the like.
このため、ノズルプレートの表面には、高密着性で高い撥水性を有する撥水膜が求められる。このような課題を解決するために、ノズルプレートの撥水膜は、SiO2などの≡Si−OH基を有する下地密着膜を成膜し、その上に、シランカップリング結合を有する撥水コート剤を成膜することが一般的に行われている。 For this reason, a water repellent film having high adhesion and high water repellency is required on the surface of the nozzle plate. In order to solve such problems, the water repellent film of the nozzle plate is formed by forming a base adhesion film having a ≡Si—OH group such as SiO 2 and further having a silane coupling bond thereon. In general, an agent is formed into a film.
しかしながら、シランカップリング剤による成膜は、膜表面に余剰物が凝集物として残り、この凝集物がメンテナンスのワイピングでノズルを詰らせるという問題がある。このため、成膜段階で予め余剰物を除去しておくことが必要となる。 However, the film formation by the silane coupling agent has a problem that surplus substances remain as aggregates on the film surface, and the aggregates clog the nozzles by maintenance wiping. For this reason, it is necessary to remove the surplus in advance at the film formation stage.
これに対し、特許文献1には、粘着テープにより、余剰の撥水材料を除去する方法が開示されている。
On the other hand,
また、特許文献2には、撥水材料の上にSiO2などの親水性の膜を成膜し、その後親水性膜を除去する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1の技術では、余分な撥水材料を除去するためには多くの処理回数が必要となり、さらに十分に余剰物を除去し切れないという問題がある。これは、本来撥水材料は表面の水滴を親和しない性質があり、特にフッ素を含有する撥水撥油材料においては、油性の液体も表目と親和しないという性質があるためである。このように、本来他の物質と親和性の低い撥水材料は、粘着テープには付きにくいためと考えられる。
However, the technique of
また、この方法は、本来親和性の低い粘着テープと撥水材料が、分子間力などの弱い力で付着していると考えられる。そのため、逆に粘着テープに接着された粘着剤が撥水膜表面を汚染するという問題がある。粘着剤の撥水性は低いため、粘着剤に汚染された撥水膜表面の撥水性は低下する。特に、フッ素を含有する撥水材料を使用する場合には、顕著となる。 In this method, it is considered that an adhesive tape and a water-repellent material that originally have low affinity are attached with a weak force such as an intermolecular force. Therefore, on the contrary, there is a problem that the adhesive adhered to the adhesive tape contaminates the water repellent film surface. Since the water repellency of the pressure-sensitive adhesive is low, the water repellency of the surface of the water-repellent film contaminated with the pressure-sensitive adhesive is lowered. In particular, when a water-repellent material containing fluorine is used, it becomes remarkable.
また、特許文献2の技術では、撥水膜上に形成したSiO2を研磨によって除去することで、撥水膜を表面に露出させている。しかしながら、撥水膜の膜厚が非常に薄い場合、研磨によって撥水膜までも除去されてしまうという問題がある。
In the technique of
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、余分な撥水材料を有さず、表面の汚染がない撥水膜の製造方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for producing a water-repellent film that has no extra water-repellent material and has no surface contamination, a nozzle plate, an ink-jet head, and an ink-jet recording apparatus. With the goal.
前記目的を達成するために撥水膜の製造方法の一の態様は、基材にシランカップリング材料を結合させて撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、形成された撥水膜に親水性部材を当接し、基材に結合していない余分なシランカップリング材料を親水性部材に結合させる当接工程と、親水性部材を撥水膜から離間する離間工程とを備えた。 In order to achieve the above object, one aspect of a method for producing a water-repellent film includes a water-repellent film forming step of forming a water-repellent film by bonding a silane coupling material to a substrate, and the formed water-repellent film. A contact step of contacting the hydrophilic member to bond the excess silane coupling material not bonded to the base material to the hydrophilic member, and a separation step of separating the hydrophilic member from the water-repellent film were provided.
本態様によれば、形成された撥水膜に親水性部材を当接し、基材に結合していない余分なシランカップリング材料を親水性部材に結合させ、余分なシランカップリング材料が結合した親水性部材を撥水膜から離間するようにしたので、余分な撥水材料を有さず、表面の汚染がない撥水膜を生成することができる。本態様において、撥水膜とは撥水性を有する膜をいい、例えば純水の接触角が60°以上の膜を指す。また、この撥水膜は、撥油膜、又は防汚膜と呼ぶ場合がある。なお、本明細書において接触角とは、θ/2法によって測定した角度を指す。 According to this aspect, the hydrophilic member is brought into contact with the formed water-repellent film, the excess silane coupling material not bonded to the base material is bonded to the hydrophilic member, and the excess silane coupling material is bonded. Since the hydrophilic member is separated from the water repellent film, it is possible to generate a water repellent film having no extra water repellent material and having no surface contamination. In this embodiment, the water repellent film refers to a film having water repellency, for example, a film having a pure water contact angle of 60 ° or more. Moreover, this water-repellent film may be called an oil-repellent film or an antifouling film. In the present specification, the contact angle refers to an angle measured by the θ / 2 method.
シランカップリング材料は、フッ素を含有することが好ましい。本態様によれば、フッ素を含有する場合であっても、余分な撥水材料を有さず、表面の汚染がない撥水膜を生成することができる。 The silane coupling material preferably contains fluorine. According to this aspect, even when fluorine is contained, it is possible to produce a water-repellent film that has no extra water-repellent material and has no surface contamination.
親水性部材の表面の純水との接触角が30°以下であることが好ましい。これにより、適切に基材に結合していない余分なシランカップリング材料を結合させることができる。 The contact angle with the pure water on the surface of the hydrophilic member is preferably 30 ° or less. Thereby, the excess silane coupling material which is not couple | bonded with the base material appropriately can be combined.
親水性部材は、SiO2を含むことが好ましい。これにより、適切に基材に結合していない余分なシランカップリング材料を結合させることができる。 The hydrophilic member preferably comprising SiO 2. Thereby, the excess silane coupling material which is not couple | bonded with the base material appropriately can be combined.
親水性部材は、撥水膜の表面形状に倣って変形する柔軟部材であることが好ましい。これにより、撥水膜の全面に当接させることができる。 The hydrophilic member is preferably a flexible member that deforms following the surface shape of the water-repellent film. Thereby, it can contact | abut on the whole surface of a water-repellent film.
酸素プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、低圧水銀灯照射処理、及びエキシマランプ照射処理のうちの少なくとも1つの処理により親水性部材の表面を活性化させる活性化工程を備えることが好ましい。これにより、表面の有機物が除去され、適切に基材に結合していない余分なシランカップリング材料を結合させることができる。 It is preferable to include an activation step of activating the surface of the hydrophilic member by at least one of oxygen plasma treatment, atmospheric pressure plasma treatment, low-pressure mercury lamp irradiation treatment, and excimer lamp irradiation treatment. Thereby, organic substances on the surface are removed, and an excess silane coupling material that is not properly bonded to the substrate can be bonded.
当接工程は、撥水膜に親水性部材を所定の圧力を加えて当接させることが好ましい。これにより、撥水膜と親水性部材との隙間をなくし、撥水膜の全面を親水部材で当接することができる。 In the contacting step, it is preferable to bring the hydrophilic member into contact with the water repellent film by applying a predetermined pressure. Thereby, the gap between the water repellent film and the hydrophilic member can be eliminated, and the entire surface of the water repellent film can be brought into contact with the hydrophilic member.
また、所定の圧力は、5kPa以上50kPa以下であることが好ましい。これにより、適切に親水性部材の浮きを防止するとともに、基材の破損を防止することができる。 The predetermined pressure is preferably 5 kPa or more and 50 kPa or less. Accordingly, it is possible to appropriately prevent the hydrophilic member from floating and prevent the base material from being damaged.
当接工程は、撥水膜に親水性部材を当接している間に撥水膜の雰囲気を加温及び/又は加湿する工程を備えてもよい。これにより、適切に基材に結合していない余分なシランカップリング材料を結合させることができる。 The contact step may include a step of heating and / or humidifying the atmosphere of the water repellent film while the hydrophilic member is in contact with the water repellent film. Thereby, the excess silane coupling material which is not couple | bonded with the base material appropriately can be combined.
前記目的を達成するためにノズルプレートの一の態様は、撥水膜の製造方法によって形成された撥水膜を備えた。本態様によれば、余分な撥水材料を有さず、表面の汚染がない撥水膜を有するノズルプレートを得ることができる。 In order to achieve the object, one aspect of the nozzle plate includes a water-repellent film formed by a method for producing a water-repellent film. According to this aspect, it is possible to obtain a nozzle plate having a water-repellent film that has no extra water-repellent material and has no surface contamination.
前記目的を達成するためにインクジェットヘッドの一の態様は、撥水膜の製造方法によって形成された撥水膜をノズル面に備えた。これにより、表面の汚染がない撥水膜を有するノズル面を得ることができる。 In order to achieve the above object, one aspect of the inkjet head includes a water repellent film formed on the nozzle surface by a method for producing a water repellent film. Thereby, the nozzle surface which has a water-repellent film without surface contamination can be obtained.
前記目的を達成するためにインクジェット記録装置の一の態様は、撥水膜の製造方法によって形成された撥水膜をノズル面とするインクジェットヘッドを備えた。これにより、インク液滴の吐出方向が均一になり、記録媒体上の所定位置にインク液滴を着弾させることができる。 In order to achieve the above object, one aspect of an ink jet recording apparatus includes an ink jet head having a water repellent film formed by a method for producing a water repellent film as a nozzle surface. Thereby, the ink droplet ejection direction becomes uniform, and the ink droplet can be landed on a predetermined position on the recording medium.
本発明によれば、余分な撥水材料を有さず、表面の汚染がない撥水膜を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a water-repellent film that does not have an extra water-repellent material and has no surface contamination.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<実施形態>
図1は、本実施形態における撥水膜の成膜方法(撥水膜の製造方法)の処理を示すフローチャートである。
<Embodiment>
FIG. 1 is a flowchart showing a process of a water repellent film forming method (water repellent film manufacturing method) in the present embodiment.
(ステップS1)
まず、成膜基板(基材の一例)を準備する。本実施形態では、インクジェット記録装置に用いるインクジェットヘッドのノズルプレートに撥水膜を形成する場合を例に説明する。
(Step S1)
First, a film formation substrate (an example of a base material) is prepared. In the present embodiment, a case where a water repellent film is formed on a nozzle plate of an inkjet head used in an inkjet recording apparatus will be described as an example.
ノズルプレートは、予めノズル孔が設けられていてもよく、また撥水膜を成膜した後にノズル孔を設けてもよい。即ち、ノズルプレートの製造方法として、ノズル形成工程を有する。 The nozzle plate may be provided with nozzle holes in advance, or may be provided with nozzle holes after forming a water-repellent film. In other words, the nozzle plate manufacturing method includes a nozzle forming step.
本実施形態では、シランカップリング撥水材料を使用するため、ノズルプレートは、基材表面にOH基を有する親水基板であることが好ましい。例えば、表面にSi−OHを含有しているガラスを用いることができる。また、シリコンや金属、樹脂を用いる場合には、SiO2等により予め表面が親水性となる処理を施しておくことが好ましい。 In this embodiment, since a silane coupling water repellent material is used, the nozzle plate is preferably a hydrophilic substrate having an OH group on the surface of the base material. For example, glass containing Si—OH on the surface can be used. In addition, when silicon, metal, or resin is used, it is preferable that the surface is treated in advance with SiO 2 or the like.
(ステップS2:撥水膜形成工程の一例)
次に、成膜基板にシランカップリング剤を成膜する。シランカップリング剤は、YnSiX4−n(n=1、2、3)で表されるケイ素化合物である。Yにフッ化炭素鎖を導入したフッ素系シランカップリング剤を用いて改質した表面は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)表面のように低表面自由エネルギーを持ち、撥水、潤滑、離型などの性質が向上し、さらに撥油性も発現する。このような直鎖状のフルオロアルキルシランとして、例えば、Y=CF3CH2CH2,CF3(CF2)3CH2CH2,CF3(CF2)7CH2CH2などを挙げることができる。
(Step S2: Example of water-repellent film forming step)
Next, a silane coupling agent is formed on the film formation substrate. The silane coupling agent is a silicon compound represented by Y n SiX 4-n (n = 1, 2, 3). The surface modified with a fluorine-based silane coupling agent with a fluorocarbon chain introduced into Y has low surface free energy like the PTFE (polytetrafluoroethylene) surface, water repellency, lubrication, mold release, etc. These properties are improved and oil repellency is also exhibited. Examples of such a linear fluoroalkylsilane include Y═CF 3 CH 2 CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 3 CH 2 CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2, and the like. Can do.
また、Yの部分は、パーフルオロポリエーテル(PFPE)基(−CF2−O−CF2−)を有する材料を用いることができる。このようにエーテル結合を有する材料は、動的撥水性に優れている事で知られている。 For the Y portion, a material having a perfluoropolyether (PFPE) group (—CF 2 —O—CF 2 —) can be used. Thus, materials having an ether bond are known to have excellent dynamic water repellency.
また、シランカップリング剤としては、片側のみでなく、両側にシランカップリング基が結合した材料X3SiYSiX3を用いることもできる。 Further, as the silane coupling agent, a material X 3 SiYSiX 3 in which silane coupling groups are bonded to both sides as well as one side can be used.
また、ダイキン工業(株)製オプツール、(株)ハーベス製デュラサーフ・住友3M(株)製ノベックEGC1720、ソルベイソレクシス(株)製フルオロリンクS−10、(株)ティーアンドケイ製ナノス、信越化学工業(株)製サイフェルKY−100・AGC製サイトップMタイプなど、市販のシランカップリング撥水材料を用いることもできる。 Also, Daikin Industries, Ltd. OPTOOL, Harves Co., Ltd. Durasurf, Sumitomo 3M Co., Ltd. Novec EGC1720, Solvay Solexis Co., Ltd. Fluorolink S-10, T & K Co., Ltd. Nanos, Shin-Etsu Commercially available silane coupling water repellent materials such as Seifel KY-100 and AGC Cytop M type manufactured by Chemical Industry Co., Ltd. can also be used.
成膜方法としては、ディップ法、スピンコート法、スプレーコート法、ディスペンサー法などの溶液を塗布する方法の他に、蒸着法を用いることもできる。本実施形態では、過剰な撥水材料を予め成膜するという意味で、量を時間や温度でコントロールできる蒸着法がより好ましい。 As a film forming method, in addition to a method of applying a solution such as a dip method, a spin coat method, a spray coat method, or a dispenser method, a vapor deposition method can also be used. In this embodiment, an evaporation method in which the amount can be controlled by time or temperature is more preferable in the sense that an excessive water-repellent material is formed in advance.
図2は、本実施形態に係る撥水膜を構成する分子の化学構造の概略図である。符号100は、親水性を有する成膜基板、符号102は、フッ素を含有するシランカップリング剤を示している。同図に示すように、シランカップリング剤102のOH基が脱水縮合反応により成膜基板100に結合する。
FIG. 2 is a schematic view of the chemical structure of molecules constituting the water-repellent film according to this embodiment.
また、図3は、成膜基板に成膜された撥水膜を模式的に示す図であり、図中丸印がシランカップリング剤の結合部位側(図2においてOH側)、バツ印が疎水性側(図2においてCF3側)を示している。 FIG. 3 is a diagram schematically showing a water-repellent film formed on the film-formation substrate. In the figure, a circle mark indicates the silane coupling agent bonding site side (OH side in FIG. 2), and a cross mark indicates hydrophobicity. The sex side (CF 3 side in FIG. 2) is shown.
図3(a)は、余分な(未結合の)シランカップリング材料が、成膜基板に結合したシランカップリング材料に埋もれている様子を示しており、図3(b)は、余分なシランカップリング材料が、疎水性側が外側に出た玉状(μmオーダー)となって成膜基板に結合したシランカップリング材料(撥水膜)の表面に付着している様子を示している。 FIG. 3A shows a state in which excess (unbonded) silane coupling material is buried in the silane coupling material bonded to the deposition substrate, and FIG. 3B shows the excess silane coupling material. It shows a state where the coupling material is attached to the surface of a silane coupling material (water repellent film) bonded to the deposition substrate in the form of a ball (μm order) with the hydrophobic side protruding outward.
このように、本実施形態では、過剰な撥水材料を用いて成膜しており、図3(a)、(b)に示すように、成膜基板表面に余分な撥水材料が存在する。 As described above, in this embodiment, the film is formed using an excessive water-repellent material, and as shown in FIGS. 3A and 3B, there is an extra water-repellent material on the surface of the film-forming substrate. .
(ステップS3)
次に、親水性部材を準備する。
(Step S3)
Next, a hydrophilic member is prepared.
親水性部材としては、パイレックスガラスホウ珪酸ガラス、石英ガラスなど、表面にSi−OHを含有している材料の他に、基材そのものに親水コートした部材であってもよい。親水コートとしては、SiO2がより好ましいが、例えば、Ti−OHを有する親水性の酸化チタン薄膜、Al−OHを有するアルミナ膜でもよく、特にAl−OHの含有量が多い陽極酸化アルミナでもよい。 As the hydrophilic member, in addition to a material containing Si—OH on the surface, such as Pyrex glass borosilicate glass or quartz glass, a member obtained by hydrophilic coating on the substrate itself may be used. As the hydrophilic coat, SiO 2 is more preferable. For example, a hydrophilic titanium oxide thin film having Ti—OH or an alumina film having Al—OH may be used, and an anodized alumina having a particularly high content of Al—OH may be used. .
特に、AlOX、TiOX、SiOXなどの各種親水性部材のうち、シランカップリング結合を形成する効率が高いSi−OHを含んだSiOXが好ましい。 In particular, AlO X, TiO X, among the various hydrophilic member such as SiO X, SiO X is preferably efficiency to form the silane coupling bond containing a high Si-OH.
表面に親水膜をコートさせる場合は、例えば、ゾルゲル法、CVD法、スパッタ法など各種薄膜形成手段を使用することが可能であり、アルミ基材に対する陽極酸化法を用いることもできる。この場合の基材は、ガラス、金属、セラミックス、プラスチックなど特に限定されない。 When the surface is coated with a hydrophilic film, various thin film forming means such as a sol-gel method, a CVD method, and a sputtering method can be used, and an anodic oxidation method for an aluminum substrate can also be used. The substrate in this case is not particularly limited, such as glass, metal, ceramics, and plastic.
また、親水性部材は、フイルムや箔等、撥水膜の表面形状に倣って変形することができる程度の柔軟性がある部材(柔軟部材)であることが好ましい。撥水膜の表面形状に倣って変形することで、撥水膜の全面に当接させることができる。 The hydrophilic member is preferably a member (flexible member) that is flexible enough to be deformed following the surface shape of the water-repellent film, such as a film or a foil. By deforming following the surface shape of the water repellent film, it can be brought into contact with the entire surface of the water repellent film.
さらに、親水性部材は、予め酸素プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、低圧水銀灯照射処理、エキシマランプ照射処理などの高エネルギーにより表面の有機物などを除去し、活性化させておくことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the hydrophilic member is previously activated by removing organic substances on the surface with high energy such as oxygen plasma treatment, atmospheric pressure plasma treatment, low-pressure mercury lamp irradiation treatment, and excimer lamp irradiation treatment.
(ステップS4:当接工程の一例)
次に、ステップS2で成膜した撥水膜に、親水性部材を押し当てる。
(Step S4: An example of a contact process)
Next, a hydrophilic member is pressed against the water repellent film formed in step S2.
図4(a)は、図3(b)に示した撥水膜に、上記のように構成された親水性部材を当接させた様子を示す模式図である。親水性部材として柔軟性がある部材を用いた場合は、ゴムやスポンジ等の弾性のある部材を用いて親水性部材を撥水膜に押し当てればよい。 FIG. 4A is a schematic diagram showing a state in which the hydrophilic member configured as described above is brought into contact with the water repellent film shown in FIG. When a flexible member is used as the hydrophilic member, the hydrophilic member may be pressed against the water repellent film using an elastic member such as rubber or sponge.
このとき、親水性部材に対し、浮き(隙間)が発生しないように撥水膜方向に圧力を加えてもよい。圧力が低い場合は、撥水膜と親水性部材との間に隙間が発生し、撥水膜の全面に親水性部材を当接できない可能性があり、逆に、圧力が高い場合は成膜基板(ノズルプレート)を破損させる可能性がある。したがって、その間で適切な圧力を選択する必要がある。成膜基板の材質にもよるが、例えばノズルプレートがシリコンの場合であれば、5[kPa]以上50[kPa]以下程度に選択することが好ましい。 At this time, pressure may be applied to the hydrophilic member in the direction of the water-repellent film so that no float (gap) is generated. If the pressure is low, there may be a gap between the water repellent film and the hydrophilic member, which may prevent the hydrophilic member from coming into contact with the entire surface of the water repellent film. Conversely, if the pressure is high, the film is formed. There is a possibility of damaging the substrate (nozzle plate). Therefore, it is necessary to select an appropriate pressure between them. Although it depends on the material of the film formation substrate, for example, when the nozzle plate is made of silicon, it is preferable to select from 5 [kPa] to 50 [kPa].
また、当接させている間に撥水膜の雰囲気中を加温及び/又は加湿してもよい(加温及び/又は加湿する工程の一例)。なお、親水性部材を直接加温してもよい。 Further, the atmosphere of the water repellent film may be heated and / or humidified while being in contact (an example of a step of heating and / or humidifying). Note that the hydrophilic member may be directly heated.
図4(b)は、未結合のシランカップリング材料の親水性側が、親水性部材に向いて結合した様子を示す模式図である。このように、親水性部材を撥水膜に押し当てることで、撥水膜表面に存在している余分なシランカップリング材料が、親水性部材にシランカップリング結合する。 FIG. 4B is a schematic diagram showing a state in which the hydrophilic side of the unbonded silane coupling material is bonded toward the hydrophilic member. In this way, by pressing the hydrophilic member against the water-repellent film, the excess silane coupling material present on the surface of the water-repellent film is bonded to the hydrophilic member by silane coupling.
(ステップS5:離間工程の一例)
最後に、親水性部材を撥水膜から離間する。これにより、余分なシランカップリング材料を撥水膜の表面から除去することができる。
(Step S5: an example of a separation step)
Finally, the hydrophilic member is separated from the water repellent film. Thereby, excess silane coupling material can be removed from the surface of the water-repellent film.
このように、本実施形態によれば、粘着剤等のコンタミネーションを発生させることがなく、余分なシランカップリング材料を有しない撥水膜を生成することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to generate a water-repellent film that does not have an excess of silane coupling material without generating contamination such as an adhesive.
本実施形態は、粘着テープを押し当てる特許文献1とは、押し当てる部材が親水性であるという点で大きく異なる。代表的な粘着材であるシリコン粘着材は、例えばパナック社製・パナピールでは75〜100°程度の接触角を有する。また、非シリコン系粘着材においても、例えばパナック社製・パナピールで83〜103°、リンテック社製・非シリコン系剥離材で57〜102°など、水に対する接触角は50°以上である。
This embodiment is greatly different from
一方、本実施形態における親水性部材は、その表面の純水との接触角が30°以下、より好ましくは20°以下、例えば10°程度(濡れ広がりのため親水性が正確に計測できない程度)である。例えば、加熱によって生成した熱酸化膜では、低圧水銀灯で照射する前は50°以上の接触角を有し、本実施形態における親水性部材として用いた場合に効果を得ることができない。しかしながら、この熱酸化膜に低圧水銀灯で照射すると、純水で計測した接触角が25°程度となり、本実施形態におけるにおける親水性部材として用いた場合に多少の効果が見られる。 On the other hand, the hydrophilic member in the present embodiment has a contact angle with pure water of the surface of 30 ° or less, more preferably 20 ° or less, for example, about 10 ° (to the extent that hydrophilicity cannot be accurately measured due to wet spreading). It is. For example, a thermal oxide film generated by heating has a contact angle of 50 ° or more before irradiation with a low-pressure mercury lamp, and the effect cannot be obtained when used as a hydrophilic member in this embodiment. However, when this thermal oxide film is irradiated with a low-pressure mercury lamp, the contact angle measured with pure water becomes about 25 °, and some effects are seen when used as the hydrophilic member in this embodiment.
また、CVD−SiO2を成膜した基板における純水での接触角は12°程度であり、本実施形態における親水性部材として用いた場合、大きな効果を得ることができる。 Further, the contact angle with pure water on the substrate on which the CVD-SiO 2 film is formed is about 12 °, and when used as a hydrophilic member in this embodiment, a great effect can be obtained.
<実施例>
まず、成膜基板として表面にSiO2がCVD成膜されたシリコン基板、シランカップリング材料としてダイキン製オプツールDSXを用意し、成膜基板のSiO2上に真空蒸着法で撥水膜を成膜したサンプルを生成した。
<Example>
First, the deposition silicon substrate which SiO 2 is CVD deposited on the surface as a deposition substrate, prepared Daikin Optool DSX as a silane coupling material, the water-repellent film by vacuum deposition on the SiO 2 film forming substrate Generated samples.
また、親水性部材としてCVD成膜したSiO2を用意し、上記のサンプルの撥水膜に圧力10[kPa]で当接させ、余分なシランカップリング材料の除去を行った。 Further, SiO 2 formed by CVD as a hydrophilic member was prepared and brought into contact with the water-repellent film of the above sample at a pressure of 10 [kPa] to remove excess silane coupling material.
このとき、雰囲気中の温度、湿度、及び当接時間を異ならせた各条件において、余分なシランカップリング材料を除去するまでの処理回数とコンタミネーション(不純物)の発生の有無を評価した。図5に、その評価結果を示す。 At this time, the number of treatments until the excess silane coupling material was removed and the presence or absence of contamination (impurities) were evaluated under different conditions of temperature, humidity, and contact time in the atmosphere. FIG. 5 shows the evaluation results.
なお、余分なシランカップリング材料の除去の有無は、光学顕微鏡によって観察して判定した。また、コンタミネーションの発生の有無は、飛行時間型2次イオン質量分析法(TOF−SIMS)によって行った。 In addition, the presence or absence of removal of the excess silane coupling material was determined by observing with an optical microscope. Moreover, the presence or absence of generation | occurrence | production of contamination was performed by the time-of-flight type secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS).
図5に示すように、温度25℃(室温)、湿度50%、当接時間1時間の場合は、処理を12回行った時点で余分なシランカップリング材料を除去することができた。また、このときコンタミネーションの発生はなかった。 As shown in FIG. 5, when the temperature was 25 ° C. (room temperature), the humidity was 50%, and the contact time was 1 hour, excess silane coupling material could be removed when the treatment was performed 12 times. At this time, no contamination occurred.
また、温度40℃、湿度30%、当接時間1時間の場合は6回で、温度40℃、湿度30%、当接時間2時間の場合は3回で、余分なシランカップリング材料を除去することができた。 Excess silane coupling material is removed 6 times at a temperature of 40 ° C, 30% humidity and 1 hour contact time, and 3 times at a temperature of 40 ° C, 30% humidity and 2 hours contact time. We were able to.
さらに、温度40℃、湿度60%、当接時間1時間の場合は4回で、温度40℃、湿度60%、当接時間2時間の場合は2回で、余分なシランカップリング材料を除去することができた。 Furthermore, when the temperature is 40 ° C, the humidity is 60%, and the contact time is 1 hour, it is 4 times, and when the temperature is 40 ° C, the humidity is 60%, and the contact time is 2 hours, the excess silane coupling material is removed. We were able to.
なお、これらのいずれの条件においても、コンタミネーションの発生はなかった。 Note that no contamination occurred under any of these conditions.
このように、本実施形態によれば、コンタミネーションを発生させることなく余分なシランカップリング材料を有さない撥水膜を成膜することができる。また、雰囲気中の温度や湿度を調整(加温及び/又は加湿)することで、効率よく余分なシランカップリング材料を除去することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to form a water repellent film that does not have an excess silane coupling material without causing contamination. Moreover, the excess silane coupling material can be efficiently removed by adjusting the temperature and humidity in the atmosphere (heating and / or humidification).
<インクジェット記録装置の一例>
次に、本実施形態に係る撥水膜の形成方法によって撥水膜が成膜されたノズルプレートを有するインクジェットヘッド及び当該インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置について説明する。
<Example of inkjet recording apparatus>
Next, an ink jet head having a nozzle plate on which a water repellent film is formed by the method of forming a water repellent film according to the present embodiment and an ink jet recording apparatus using the ink jet head will be described.
図6は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の要部の構成を示す図であり、図6(a)は側面図、図6(b)は平面図である。 6A and 6B are diagrams showing the configuration of the main part of the ink jet recording apparatus according to the present embodiment. FIG. 6A is a side view and FIG. 6B is a plan view.
図6に示すように、インクジェット記録装置10は、シングルパス方式のラインプリンタであり、記録媒体である用紙(枚葉紙)12を搬送する搬送ドラム14、搬送ドラム14によって搬送される用紙12に向けてクロ(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロ(Y)の各色インク滴を吐出するインクジェットヘッド16K、16C、16M、16Y、インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yを所定の位置に固定するヘッド支持フレーム20等から構成される。
As shown in FIG. 6, the ink
搬送ドラム14は、図示しないモータに駆動されて回転する。この搬送ドラム14の外周面には、図示しないグリッパが備えられており、用紙12は、このグリッパによって先端を把持されながら搬送される。また、この搬送ドラム14の外周面には、図示しない多数の吸引口が形成されており、この吸引穴から内部に向けてエアが吸引されている。用紙12は、この吸引穴に吸着保持されながら搬送される。
The
インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yは、印刷対象とする用紙12の最大用紙幅(搬送ドラム14の回転軸方向の幅)に対応したラインヘッドで構成される。な
各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yは、矩形のブロック状に形成され、その底部にノズル面18K、18C、18M、18Yが形成される。ノズル面18K、18C、18M、18Yに形成されるノズルの個数及びその配列形態については、特に限定されない。インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yは、ピエゾ方式やサーマル方式でノズルからインクを吐出させる。
The inkjet heads 16K, 16C, 16M, and 16Y are constituted by line heads corresponding to the maximum sheet width of the
ヘッド支持フレーム20は、各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yを取り付けるためのヘッド取付部(不図示)を備えている。各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yは、このヘッド取付部に着脱自在に取り付けられる。
The
ヘッド支持フレーム20に取り付けられた各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yは、用紙12の搬送方向に対して直交して配置される。また、用紙12の搬送方向に沿って所定の順で一定の間隔をもって配置される(本例では、クロ、シアン、マゼンタ、イエロの順で配置される。)。
The inkjet heads 16K, 16C, 16M, and 16Y attached to the
また、各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yは、それぞれのノズル面18K、18C、18M、18Yが対向する搬送ドラム14の周面に平行になるように、ヘッド支持フレーム20に取り付けられている。
Further, each of the inkjet heads 16K, 16C, 16M, and 16Y is attached to the
また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置10には、上記構成の他、各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yにインクを供給するインク貯蔵/装填部、各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yのクリーニング(ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等)を行うヘッドメンテナンス部、用紙搬送路上における用紙12の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
Although not shown in the drawing, the ink
このように構成されたインクジェット記録装置10は、搬送ドラム14に吸着搬送される用紙12に対して各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yから各色インクを吐出し、用紙12の記録面上に画像を記録する。
The ink
なお、ここではドラム搬送方式のインクジェット記録装置について説明したが、ベルト搬送方式のインクジェット記録装置であってもよい。 In addition, although the drum conveyance type inkjet recording apparatus has been described here, a belt conveyance type inkjet recording apparatus may be used.
〔インクジェットヘッドの構造〕
次に、インクジェットヘッドの構造の一例について説明する。なお、各色に対応する各インクジェットヘッド16K、16C、16M、16Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によってインクジェットヘッド(以下、単に「ヘッド」ともいう。)を示すものとする。
[Inkjet head structure]
Next, an example of the structure of the inkjet head will be described. Since the inkjet heads 16K, 16C, 16M, and 16Y corresponding to the respective colors have the same structure, an inkjet head (hereinafter also simply referred to as a “head”) is denoted by
図7(a)はヘッド50の構造例を示す平面透視図、図7(b)はヘッド50の一部の拡大図である。また、図8はヘッド50の他の構造例を示す平面透視図、図9は記録素子単位となる1チャンネル分の液滴吐出素子(1つのノズル51に対応したインク室ユニット)の立体的構成を示す断面図(図7(b)中のA−A線に沿う断面図)である。
FIG. 7A is a plan perspective view showing an example of the structure of the
図7に示すように、本実施形態のヘッド50には、インク吐出口であるノズル51が、ヘッド50の用紙12と対向するノズル面の画像形成領域の全幅にわたって複数配列されている。これにより、ヘッド長手方向(用紙12の搬送方向と直交する方向)に沿って並ぶように投影(正射影)される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
As shown in FIG. 7, in the
用紙12の搬送方向(矢印S方向)と略直交する方向(矢印M方向;主走査方向)に用紙12の全幅Wmに対応する長さ以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図7(a)の構成に代えて、図8に示すように、複数のノズル51が2次元に配列された短尺のヘッドモジュール50’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで、用紙12の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッド50を構成してもよい。
The configuration in which the nozzle rows having a length corresponding to the full width Wm of the
各ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、その平面形状が概略正方形となっており(図7(a)、(b)参照)、対角線上の両隅部の一方にノズル51への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口(供給口)54が設けられている。なお、圧力室52の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形(菱形、長方形など)、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
The
図9に示したように、ヘッド50は、ノズルプレート51P、流路板52P、及び振動板56等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート51Pは、ヘッド50のノズル面50Aを構成し、各圧力室52にそれぞれ連通する複数のノズル51が2次元的に形成されている。
As shown in FIG. 9, the
ノズルプレート51Pのノズル面50Aには、図1のフローチャートに示した撥水膜の成膜方法により撥水膜が形成されている。即ち、ノズルプレート51Pを成膜基板として撥水膜が形成され、ノズル面50Aの撥水膜として用いられている。
A water repellent film is formed on the
流路板52Pは、圧力室52の側壁部を構成するとともに、共通流路55から圧力室52にインクを導く個別供給路の絞り部(最狭窄部)としての供給口54を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図9では簡略的に表示しているが、流路板52Pは一枚又は複数の基板を積層した構造である。
The
振動板56は、圧力室52の一壁面(図9の上面)を構成するとともに、ステンレス鋼(SUS)やニッケル(Ni)導電層付きのシリコン(Si)などの導電性材料から成り、各圧力室52に対応して配置される複数のアクチュエータ(ここでは、圧電素子)58の共通電極を兼ねる。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様も可能であり、この場合は、振動板部材の表面に金属などの導電材料による共通電極層が形成される。
The
振動板56の圧力室52側と反対側(図9において上側)の面には、各圧力室52に対応する位置に圧電体59が設けられており、該圧電体59の上面(共通電極を兼ねる振動板56に接する面と反対側の面)に個別電極57が形成されている。この個別電極57と、これに対向する共通電極(本例では振動板56が兼ねる)と、これら電極間に挟まれるように介在する圧電体59とによりアクチュエータ58として機能する圧電素子が構成される。圧電体59には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電材料が好適に用いられる。
A
各圧力室52は供給口54を介して共通流路55と連通されている。共通流路55はインク供給源たるインクタンク(不図示)と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路55を介して各圧力室52に分配供給される。
Each
アクチュエータ58の個別電極57と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ58が変形して圧力室52の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル51からインクが吐出される。インク吐出後、アクチュエータ58の変位が元に戻る際に、共通流路55から供給口54を通って新しいインクが圧力室52に再充填される。
By applying a drive voltage between the
上述した構造を有するインク室ユニット53を図10に示す如く、主走査方向に対してある角度ψの方向に沿ってインク室ユニット53を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向については、実質的に各ノズル51が一定のピッチPN=d×cosψで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。
As shown in FIG. 10, the
図10に示すようなマトリクス状のノズル配置において、ノズル51-11 、51-12 、51-13、51-14 、51-15 、51-16を1つのブロックとし(他にはノズル51-21 、…、51-26を1つのブロック、ノズル51-31 、…、51-36を1つのブロック、…として)、用紙12の搬送速度に応じてノズル51-11 、51-12 、…、51-16を順次駆動することで用紙12の幅方向に1ラインを印字することができる。
In the matrix nozzle arrangement as shown in FIG. 10, the nozzles 51-11, 51-12, 51-13, 51-14, 51-15, 51-16 are made into one block (other nozzles 51-21 ,..., 51-26 as one block, nozzles 51-31,..., 51-36 as one block,...), And nozzles 51-11, 51-12,. -16 is sequentially driven, so that one line can be printed in the width direction of the
一方、用紙12の搬送とともに、上述した主走査で形成された1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン)の印字を繰り返し行うことにより、用紙12の搬送方向の印字がなされる。
On the other hand, printing of the
本実施形態において、ヘッド50におけるノズル51の配列形態は図示の例に限定されない。例えば、図7で説明したマトリクス配列に代えて、1列の直線配列、V字状のノズル配列、V字状配列を繰り返し単位とするジグザク状(W字状など)のような折れ線状のノズル配列なども可能である。
In the present embodiment, the arrangement form of the
また、本実施形態では、ピエゾ素子(圧電素子)に代表されるアクチュエータの変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。 In the present embodiment, a method of ejecting ink droplets by deformation of an actuator typified by a piezo element (piezoelectric element) is adopted, but in the practice of the present invention, the method of ejecting ink is not particularly limited, Instead of the piezo jet method, various methods such as a thermal jet method in which ink is heated by a heating element such as a heater to generate bubbles and ink droplets are ejected by the pressure can be applied.
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。 The technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. The configurations and the like in the embodiments can be appropriately combined between the embodiments without departing from the gist of the present invention.
10…インクジェット記録装置、16K,16C,16M,16Y,50…インクジェットヘッド、18K,18C,18M,18Y,50A…ノズル面、51…ノズル、51P…ノズルプレート、100…成膜基板、102…シランカップリング剤
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記形成された撥水膜に親水性部材を当接し、前記基材に結合していない余分なシランカップリング材料を前記親水性部材に結合させる当接工程と、
前記親水性部材を前記撥水膜から離間する離間工程と、
を備えた撥水膜の製造方法。 A water repellent film forming step of forming a water repellent film by bonding a silane coupling material to a substrate;
Contacting a hydrophilic member to the formed water-repellent film, and contacting an excess silane coupling material not bonded to the base material to the hydrophilic member;
A separation step of separating the hydrophilic member from the water repellent film;
A method for producing a water repellent film comprising:
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