JP2002059556A - 撥水膜の形成方法 - Google Patents
撥水膜の形成方法Info
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Abstract
すること 【解決手段】 基板上に樹脂膜を形成し、この樹脂膜上
に撥水性樹脂層を物理的蒸発成膜法にて形成する。この
方法はインクジェットヘッドにも応用され、ノズル周縁
に撥水性樹脂層が強固に形成され、撥水性膜として十分
に機能し、インクジェットヘッドの射出性能が十分に発
揮される。
Description
を形成する方法に関する。さらに詳しくは、微細構造を
有する基板、例えば、ノズル周縁に撥水性膜を形成する
方法に関する。
高速かつ精細な印字が要求されている。このような要求
を満たすためにインクジェットプリンターが開発されて
いる。このインクジェットプリンターには、例えば、図
1に示すインクジェットヘッド1が用いられている。イ
ンクジェットヘッド1は、ノズル2、インク室3、リス
トリクター4、インク供給室5と振動膜6とから構成さ
れている。振動膜6にはピエゾ素子10が設けられてお
り、電気信号を振動に変え、これを振動膜6に伝達し、
これによって、インクをノズル2から噴出する。
親水性である場合、図2に示すように、ノズル2から射
出されるインク15がノズル2の周辺に出てきて表面を
濡らすと、図3に示すように、インク室3に入っていた
インク15がノズル2の外にインク15の表面張力によ
って引き出される。これにより、ノズル2の出口にイン
クのメニスカスが形成されない状態になり、ノズル2の
中心から真直ぐに出てくるはずのインク粒子19は、図
3に示すようにインク15 によって適当でかつ方向が
定まらなく曲げられてしまい、さらに使用を続けると、
インク15の量が増加して、ついにインクが噴出されな
くなるというインクジェットとしては、致命的な欠陥に
なる。
ル2あるいはインク室3の内壁の親水性に比べ、ノズル
2の外側周辺の表面を疎水性に、すなわち、撥水性する
必要がある。図4はノズル2の周辺に撥水性膜17を設
けたときの模式図である。撥水膜17があると、周辺の
インクは図2に示すようなインクの溜り15が形成され
ず、ノズル2には、メニスカス16が形成される。従っ
て、図5に示すように、インク粒子19がノズル2のメ
ニスカス16をやぶってノズルから真直ぐに飛び出して
くる。
いて撥水膜17をノズル2の外表面およびその周辺に作
ることは、インク粒子を真直ぐ飛ばすには、不可欠であ
ると同時に撥水膜17がないとインクジェットヘッド1
としての機能が発揮できないことになる。
径が15〜100μm)を有しており、金属で形成され
る場合が多い。このような場合、金属製ノズルの表面を
撥水鍍金処理する方法で行われている。
ック樹脂を用いて、微細なノズル構造を有するインクジ
ェットヘッドが成形されつつある。しかし、成形樹脂の
表面にメッキ処理を行うことは困難である。成形樹脂の
表面に撥水膜を形成する方法として、撥水性材料を成形
樹脂表面にコーティングする方法がある。例えば、フッ
素樹脂などの撥水性を示すフロロカーボン系材料を成形
樹脂表面にコーティングしてフッ素樹脂膜を形成する方
法があるが、この方法で得られる撥水膜は初期には撥水
性を示すものの、フッ素樹脂が磨耗すると結合の切れた
炭素を露出するために撥水性が低下する。また分子内に
フッ素原子を取り込んだ高分子はフッ素の性格上、分子
内に多くのフッ素原子を結合させられない。従って、必
要とする撥水性が得られないという問題がある。
するインクジェットヘッドなどの基板表面に、撥水性材
料を強固にコーティング(保持)する方法、および撥水
性に優れた表面を有する基板、撥水性に優れた表面を有
するインクジェットヘッドが望まれている。
膜を形成し、該樹脂膜上に撥水性樹脂層を物理的蒸発成
膜法にて形成することを特徴とする、撥水性樹脂膜の形
成方法に関する。
樹脂がフッ素樹脂である。
形成され、該樹脂膜上に撥水性樹脂層が物理的蒸発成膜
法にて形成された、インクジェットヘッドに関する。
は、金属製基板、セラミック製基板、ガラス製基板、樹
脂製基板のいずれにも用いられる。セラミック製基板、
ガラス製基板、樹脂製基板に好ましく用いられ、樹脂製
基板に特に好ましく用いられる。
化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも用いられる。熱硬化
性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂などが用いられる。熱可塑性樹脂と
しては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファ
イドなどが用いられる。
膜上に設けられる。この樹脂膜は、撥水性樹脂を強固に
保持するために用いられる。樹脂膜としては、上記熱硬
化性樹脂、熱可塑性樹脂の膜が好ましく用いられる。例
えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を適切な濃度で
溶剤に溶解し、数Åから数10Å程度の厚みになるよう
に、スピンコート、ディッピング、またはスプレーなど
の方法で薄膜を形成する。エポキシ樹脂を樹脂膜として
用い、スピンコート法を用いるのは一つの実施例である
が、この場合、エポキシ樹脂のアセトン溶液(エポキシ
ワニス)の粘度は、0.3〜1.0Pa・s(パスカル
秒)のものが好ましく用いられる。
した溶剤の気化温度より5℃程度高い温度で処理して溶
剤を除去し、樹脂膜を接着剤として固化させる。溶剤が
アセトンであれば70℃から80℃位の温度で処理す
る。この固化温度は、樹脂が熱硬化性樹脂の場合、樹脂
が硬化する温度(例えば、エポキシ樹脂の場合、120
℃)以下の温度である。
成膜法により、撥水性樹脂膜を形成する。撥水性樹脂と
しては、例えば、フッ素樹脂が好ましく用いられる。フ
ッ素樹脂としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチ
レン)、FEP(フッ化エチレンプロピレン)、PFA
(フッ化アルコキシエチレン樹脂)、PCTFE(三フ
ッ化塩化エチレン樹脂)、ETFE(エチレン−四フッ
化エチレン樹脂)などが例示されるが、これらに限定さ
れない。好ましくは、PTFE、FEP、PFAであ
る。
は、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げら
れるが、スパッタ法が好ましく用いられる。
れるスパッタリング装置の一例である。スパッタリング
装置21は、放電チャンバー22と放電チャンバー22
内に設けられた平行平板電極23と平行平板電極23と
対極に配置された被蒸着物搭載台24から構成されてい
る。平行平板電極23には、直流高電圧電源31から保
護抵抗32を介してディジタルマルチメーター33が接
続されており、対極に向けてグロー放電する。また、放
電チャンバー22には、放電チャンバー22の内部を真
空にするためのオイルマノメーター34、ロータリーポ
ンプ35が接続され、さらに、バルブ36を介してアル
ゴンガスボンベ37が接続されている。
バー22のチャンバー内部の被蒸着物搭載台24上に、
樹脂膜を塗布した基板25の樹脂膜面を平行平板電極2
3に対向するように配置し、平行平板電極23には、樹
脂膜を塗布した基板25と対向するように撥水性樹脂2
6(例えば、フッ素樹脂)を配置する。ロータリーポン
プ35を駆動させて放電チャンバー22の内部を真空に
した後、数トールのアルゴンガスをアルゴンガスボンベ
37から供給して、放電チャンバー22内をアルゴン雰
囲気にする。
平板電極23に流して、直流グロー放電すると、アルゴ
ンガスがイオン化し、平行平板電極23に配置された撥
水性樹脂26に衝突し、励起状態となった撥水性樹脂の
粒子27が対極に配置されている樹脂膜を塗布した基板
25の樹脂膜に向けて勢いよく発射され、図7に示す樹
脂膜28に衝突し、突き刺さるように樹脂膜28上に積
層され、撥水性樹脂層17が形成される。
たところで、撥水性樹脂膜が形成された基板25を取り
出し、例えば、熱硬化性樹脂の場合、120〜180℃
の加熱処理を施す。この処理により熱硬化性樹脂膜は、
0.5から1%程度体積が収縮するが、撥水性樹脂、例
えばフッ素樹脂は、熱膨張する。このときの熱硬化性樹
脂の収縮力で撥水性樹脂層をしっかりと機械的に保持す
ることができる。さらに、基板と同じ樹脂で樹脂膜を作
成した場合、撥水性樹脂が基板とも強固に接着し結合す
ることになるので、撥水性樹脂膜は剥離強度が強くな
り、強固な膜とになる。
に、撥水性樹脂膜を強固に形成させることができる。
い、基板として、ノズルなどの微細構造を有するインク
ジェットヘッドのノズル面に撥水性樹脂膜を作成する場
合について説明する。
脂で金型成形し、突き当て型でノズルを形成し、閉じ穴
として樹脂成形されたノズル部分をエキシマレーザー加
工にてノズル穴を貫通させた。なお、ノズル穴の開口
は、研磨またはプラズマエッチングで行っても良い。次
に、ノズル穴のインク吐出面にエポキシ樹脂のアセトン
溶液(エポキシワニス)をスピンコート法で塗布した。
このときのエポキシワニスの粘度は、0.8Pa・s
(パスカル秒)のものを使用した。ついで、エポキシ樹
脂を塗布したインクジェットヘッドを80℃で加熱処理
して表面にエポキシ樹脂膜を形成させた。この膜は数Å
から数10Åくらいの厚みであるので、ノズル穴がふさ
がることはない。
いてフッ素樹脂をスパッタした。フッ素樹脂として、P
TFEを用い、平行平板電極23にこのPTFE樹脂を
配置し、放電チャンバー内部の被蒸着物搭載台24上
に、エポキシ樹脂膜を有するインクジェットヘッドを、
エポキシ樹脂膜面をフッ素樹脂PTFEに対向するよう
に配置した。ロータリーポンプ35を駆動させて放電チ
ャンバー22の内部を真空にした後、アルゴンガスボン
ベ37からアルゴンガスを供給して放電チャンバー22
内を5×10−3トールのアルゴン雰囲気とした。
の電流を平行平板電極23に流して、直流グロー放電し
た。PTFE樹脂層がエポキシ樹脂膜上に形成されたこ
とは、走査型電子顕微鏡(SEM)による写真で確認し
た。
たインクジェットヘッドを140℃で熱処理して、エポ
キシ樹脂層を硬化し、表面が撥水性樹脂で被覆されたイ
ンクジェットヘッドを形成した。得られたインクジェッ
トノズルは、撥水性に優れ、繰り返し使用しても不都合
を生じなかった。
な方法で処理しておき、スパッタするフッ素樹脂のアン
カーとして働かす方法もある。しかし、インクジェット
ヘッドにおいては、ノズル周縁の処理に際して、ノズル
の周辺に欠損が生じ、インクが射出されるときにこの欠
損部分にインク粒子が引き付けられて射出方向が曲がっ
てしまうという欠陥が生じる虞がある。そこで、本発明
では、いったん、樹脂膜を作成した上で、物理的蒸発成
膜法で撥水性樹脂膜を形成した。
方法は、まず、エポキシ樹脂などの樹脂層を薄く形成
し、ついで物理的蒸発成膜法で、その樹脂層上に撥水樹
脂、例えばフッ素樹脂膜を形成し、その後、エポキシ樹
脂を硬化することで樹脂層を収縮させ、面との結合力の
弱いフッ素樹脂を機械的にしっかりと保持して強固な撥
水膜を形成できる。インクジェットヘッドのノズル周辺
に撥水性樹脂膜を形成する場合、樹脂膜を非常に薄くす
ることによりノズル穴が塞がれることはない。従って、
ノズルの縁および周辺に撥水性樹脂膜が均一に形成され
るので、撥水性膜として十分に機能し、インクジェット
ヘッドの射出性能が十分に発揮される。
動を示す模式図である。
動を示す模式図である。
動を示す模式図である。
動を示す模式図である。
図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に樹脂膜を形成し、該樹脂膜上に
撥水性樹脂層を物理的蒸発成膜法にて形成することを特
徴とする、撥水性樹脂膜の形成方法。 - 【請求項2】 前記撥水性樹脂がフッ素樹脂である、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ノズル周縁に樹脂膜が形成され、該樹脂
膜上に撥水性樹脂層が物理的蒸発成膜法にて形成され
た、インクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000251555A JP2002059556A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 撥水膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000251555A JP2002059556A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 撥水膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002059556A true JP2002059556A (ja) | 2002-02-26 |
JP2002059556A5 JP2002059556A5 (ja) | 2006-11-02 |
Family
ID=18740940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000251555A Pending JP2002059556A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 撥水膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2002059556A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100650708B1 (ko) * | 2005-11-21 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | 마이크로 노즐 및 그 제조방법 |
-
2000
- 2000-08-22 JP JP2000251555A patent/JP2002059556A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100650708B1 (ko) * | 2005-11-21 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | 마이크로 노즐 및 그 제조방법 |
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A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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