JP3800878B2

JP3800878B2 - Water-repellent structure and manufacturing method thereof, inkjet head and manufacturing method thereof, and inkjet printer

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Publication number: JP3800878B2
Application number: JP23174499A
Authority: JP
Inventors: 祐治茅野; 康史柄沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP2001055563A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撥水特性に優れた撥水性構造体およびその製造方法、インクジェットヘッドおよびその製造方法並びにインクジェットプリンターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンターのヘッドのインク吐出面の構成材料には、ガラス、金属等が用いられている。インクジェットヘッドにおいて水性または油性のインクを用いる場合には、ノズル表面の撥水性が不十分であるとインク液滴が付着し易くなり、そのため吐出するインク滴の直進性が損なわれ、印字乱れなどを発生し易くなるという問題点がある。インクジェットヘッドのインク吐出面の構成材料は一般にインクに濡れ易いので、インクが吐出する部分であるノズル周囲の表面を、水性または油性のインク付着を防止するために、撥水処理が行われている。例えば特開平６−１４３５８６号公報には、珪素または酸化桂素がインク吐出面の構成材料に用いられている場合、真空蒸着によりインク吐出面にフルオロアルキルシラン系化合物を付着させて撥水処理する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術は次のような理由によってインク吐出面の撥水膜の性能が低下するという課題をかかえていた。
【０００４】
（１）インクのpHは、色素材料を安定に分散させるため、人体に影響しない範囲で弱アルカリ性に調整されている。珪素または酸化珪素がインク吐出面の構成材料の場合には、撥水膜を浸透した弱アルカリ性インクが、珪素または酸化珪素を溶解する。その結果、撥水膜がインク吐出面より脱落し、撥水膜の耐久性性能が低下する場合があった。
【０００５】
（２）ノズル構成材料がステンレスまたは樹脂またはそれらの混成材料の場合には、フルオロアルキルシラン系化合物との密着性が悪いため、インクジェットヘッドの長期使用により、インク吐出面の撥水耐久性能が低下する場合がある。そのため、フルオロアルキルシラン系化合物との密着性を改善するため、表面に水酸基を有する例えばインジウム・錫酸化膜を形成する方法が考えられる。そうすることによって、ステンレスまたは樹脂またはそれらの混成材料とフルオロアルキルシラン系化合物の密着性が改善されるが、十分ではなく撥水膜の耐久性能が低下する場合があった。
【０００６】
本発明は、上記の課想を解決するためになされたものであり、撥水機能を高めるとともにその撥水機能の耐久性能を向上させることを可能にした撥水性構造体およびその製造方法、インクジェットヘッドおよびその製造方法並びにインクジェットプリンターを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の一つの態様にかかる撥水性構造体は、基材の表面に密着強化膜およびインジウム・錫酸化膜が形成され、その上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させてなる撥水膜が形成され、そして前記インジウム・錫酸化膜における酸化インジウム結晶の（４００）面のＸ線回折ピークに対する（２２２）面のＸ線回折ピークの強度比は１．１以上であることを特徴とする。
【０００８】
（２）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、上記の（１）の撥水性構造体において、前記強度比は１．５以上であることを特徴とする。
【０００９】
（３）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、上記の（１）の撥水性構造体において、前記強度比は２．０以上であることを特徴とする。
【００１０】
（４）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、基材の表面に密着強化膜が形成され、その上にインジウム・錫酸化物ターゲットを用いたスパッタによってインジウム・錫酸化膜が形成され、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させてなる撥水膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
（５）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、基材の表面に密着強化膜が形成され、その上にインジウム・錫ターゲットを用いてスパッタガスの酸素濃度が３０％以上の条件でインジウム・錫酸化膜が形成され、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させてなる撥水膜が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
（６）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、（１）から（５）のいずれかの撥水性構造体において、前記基材が、金属、珪素、酸化珪素、樹脂、ガラス、石英、のいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００１３】
（７）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、（６）の撥水性構造体において前記金属が鉄鋼、ステンレス、ニッケルのいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００１４】
（８）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体は、（１）から（７）のいずれかの撥水性構造体において、前記密着強化膜がチタンまたはクロムであることを特徴とする。
【００１５】
（９）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、基材の表面に密着強化膜を形成し、その上にインジウム・錫酸化物をターゲットとしたスパッタによってインジウム・錫酸化膜を形成し、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成することを特徴とする。
【００１６】
（１０）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、（９）の撥水性構造体の製造方法において、前記インジウム・錫酸化膜を形成する工程と、水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成する工程の間に、加熱処理工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
（１１）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、基材の表面に密着強化膜を形成し、その上にインジウム・錫酸化膜を、そのインジウム・錫酸化膜における酸化インジウム結晶の（４００）面のＸ線回折ピークに対する（２２２）面のＸ線回折ピークの強度比が１．１以上となるようにスパッタ条件を調整して形成し、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
（１２）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、（１１）の撥水性構造体の製造方法において、前記スパッタ条件の調整は、スパッタガスの酸素濃度の調整であることを特徴とする。
【００１９】
（１３）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、基材の表面に密着強化膜を形成し、その上にインジウム・錫ターゲットを用いてスパッタガスの酸素濃度が３０％以上の条件でインジウム・錫酸化膜を形成し、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成することを特徴とする。
【００２０】
（１４）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、（９）から（１３）のいずれかの撥水性構造体の製造方法において、前記基材が、金属、珪素、酸化珪素、樹脂、ガラス、石英、のいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００２１】
（１５）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、（１４）の撥水性構造体の製造方法において、前記金属が鉄鋼、ステンレス、ニッケルのいずれか１以上であることを特徴とする。
【００２２】
（１６）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、（９）から（１５）のいずれかの撥水性構造体の製造方法において、前記密着強化膜がチタンまたはクロムであることを特徴とする。
【００２３】
（１７）本発明の他の態様にかかる撥水性構造体の製造方法は、（９）から（１６）のいずれかの撥水性構造体の製造方法において、前記密着強化膜をスパッタによって形成することを特徴とする。
【００２４】
（１８）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、ノズルを有する基材の少なくともインク吐出側の面に密着強化膜が形成され、その上にインジウム・錫酸化膜が形成され、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させてなる撥水膜が形成され、そして前記インジウム・錫酸化膜における酸化インジウム結晶の（４００）面のＸ線回折ピークに対する（２２２）面のＸ線回折ピークの強度比は１．１以上であることを特徴とする。
【００２５】
（１９）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、（１８）のインクジェットヘッドにおいて、前記強度比は１．５以上であることを特徴とする。
【００２６】
（２０）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、（１８）のインクジェットヘッドにおいて、前記強度比は２．０以上であることを特徴とする。
【００２７】
（２１）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、ノズルを有する基材の少なくともインク吐出側の面に密着強化膜が形成され、その上にインジウム・錫酸化物ターゲットを用いたスパッタによってインジウム・錫酸化膜が形成され、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させてなる撥水膜が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
（２２）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、ノズルを有する基材の少なくともインク吐出側の面に密着強化膜が形成され、その上にインジウム・錫ターゲットを用いてスパッタガスの酸素濃度が３０％以上の条件でインジウム・錫酸化膜が形成され、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させてなる撥水膜が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
（２３）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、（１８）から（２２）のインクジェットヘッドにおいて、前記基材が、金属、珪素、酸化珪素、樹脂、ガラス、石英、のいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００３０】
（２４）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、（２３）のインクジェットヘッドにおいて、前記金属が鉄鋼、ステンレス、ニッケルのいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００３１】
（２５）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドは、（１８）から（２４）のインクジェットヘッドにおいて、前記密着強化膜がチタンまたはクロムであることを特徴とする。
【００３２】
（２６）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルを有する基材の少なくともインク吐出側の面に密着強化膜を形成し、その上にインジウム・錫酸化物をターゲットとしたスパッタによってインジウム・錫酸化膜を形成し、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成することを特徴とする。
【００３３】
（２７）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、（２６）のインクジェットヘッドの製造方法において、前記インジウム・錫酸化膜を形成する工程と、水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成する工程の間に、加熱処理工程を含むことを特徴とする。
【００３４】
（２８）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルを有する基材の少なくともインク吐出側の面に密着強化膜を形成し、その上にインジウム・錫酸化膜をそのインジウム・錫酸化膜における酸化インジウム結晶の（４００）面のＸ線回折ピークに対する（２２２）面のＸ線回折ピークの強度比が１．１以上となるようにスパッタ条件を調整して形成し、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成することを特徴とする。
【００３５】
（２９）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、（２８）のインクジェットヘッドの製造方法において、前記スパッタ条件の調整が、スパッタガスの酸素濃度の調整であることを特徴とする。
【００３６】
（３０）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルを有する基材の少なくともインク吐出側の面に密着強化膜を形成し、その上にインジウム・錫ターゲットを用いてスパッタガスの酸素温度が３０％以上の条件でインジウム・錫酸化膜を形成し、さらにその上に水酸基と反応可能な部位を有する撥水物質を反応結合させて撥水膜を形成することを特徴とする。
【００３７】
（３１）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、（２６）から（３０）のインクジェットヘッドの製造方法において、前記基材が、金属、珪素、酸化珪素、樹脂、ガラス、石英、のいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００３８】
（３２）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、（３１）のインクジェットヘッドの製造方法において、前記金属が鉄鋼、ステンレス、ニッケルのいずれか１以上からなることを特徴とする。
【００３９】
（３３）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、（２６）から（３２）のインクジェットヘッドの製造方法において、前記密着強化膜がチタンまたはクロムであることを特徴とする。
【００４０】
（３４）本発明の他の態様にかかるインクジェットヘッドの製造方法は、（２６）から（３３）のインクジェットヘッドの製造方法において、前記密着強化膜をスパッタによって形成することを特徴とする。
【００４１】
（３５）本発明の他の態様にかかるインクジェットプリンターは、（１８）から（２５）のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とする。
【００４２】
本発明においては、基材と撥水膜との間にチタンまたはクロムからなる密着強化膜およびインジウム・錫酸化物からなる難溶性中間膜を形成するため、次の理由によって撥水膜の耐久品質を改善することが可能になっている。
【００４３】
（ａ）チタンおよびクロムは不動態を形成しやすく、耐薬品性に優れる腐食しにくい物質であり、金属、樹脂、珪素、酸化珪素、ガラス、石英などの基材と密着性が強い物質である。またインジウム・錫酸化物は、強酸を除く酸またはアルカリ性の環境で腐食しにくい物質である。従って、基材にチタンまたはクロムからなる密着強化膜、およびインジウム・錫酸化膜を形成した場合には、その上に形成された撥水膜が脱落することなく、撥水性が長期間維持される。
【００４４】
（ｂ）さらにインジウム・錫酸化膜は、表面に水酸基を有しているため、フルオロアルキルシラン系化合物と化学結合し、密着性が良く撥水性能が長期間維持される。
【００４５】
（ｃ）また、インジウム・錫酸化膜における酸化インジウム結晶の（４００）面のＸ線回折ピークに対する（２２２）面のＸ線回折ピークの強度比（以下、酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比という）を１．１以上に、またはスパッタガスの酸素濃度を３０％以上に規定したので、特に高い撥水機能が得られるとともに、その撥水機能の耐久性能を向上させることが可能になっている。その根拠は後述の実施例１において説明する。
【００４６】
また、本発明に係るチタンまたはクロムからなる密着強化膜およびインジウム・錫酸化膜は、上記（ａ）および（ｂ）の理由により、インクジェットヘッドのインク吐出面の構成材料に依らず密着性が高く、撥水撥油膜と化学結合するため、いずれのタイプのヘッド（フェースイジェクトタイプ、エッジイジェクトタイプ）においても、撥水機能を高めるとともにその撥水機能の耐久性能を向上させることが可能になっている。このため、吐出されるインク滴の直進性が優れたものとなり、印字の乱れ等のトラブルが避けられる。
【００４７】
また本発明においては、密着強化膜およびインジウム・錫酸化膜によって基材表面を被覆した後、撥水膜を形成する。そのため基材材料は何でも良く金属、珪素、酸化珪素、樹脂、ガラス、石英、等問わない。
【００４８】
また本発明においては、インジウム・錫酸化膜はスパッタによって形成されるが、密着強化膜もインジウム・錫酸化膜と同一チャンバー内あるいは同一装置内で形成することが好ましい。クロムまたはチタンからなる密着強化膜は、いったん大気中に取り出すと表面が酸化されてしまう。そのため一度大気中に取り出してからインジウム・錫酸化膜を形成した場合は、取り出さずに形成した場合に比べると密着力が低下するため、密着強化膜を形成した効果がなくなってしまう。以上の理由から密着強化膜は、インジウム・錫酸化膜と同一チャンバー内あるいは同一装置内で形成する必要があり、その場合インジウム・錫酸化膜と同じスパッタで形成する方法が、装置構成上最も簡単である。ただし、密着強化膜をスパッタ以外の蒸着などの方法で形成する場合でも、インジウム・錫酸化膜形成前に大気中に取り出さない条件では撥水機能の耐久性能が劣ることはなく、密着強化膜の形成方法を必ずしもスパッタに限定するものではない。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を、図示した実施例に基づいて説明する。
【００５０】
（実施例１）
図１は、本発明の撥水性構造体の製造工程の断面図である。珪素の基材１を洗浄した後、密着強化膜２としてチタンをスパッタする（図１（ａ））。次に、密着強化膜２形成に用いたスパッタチャンバー内において、大気開放することなく、スパッタ法によってインジウム・錫酸化膜３を形成する（図１（ｂ））。このインジウム・錫酸化膜３を形成するに際しては、インジウム・錫ターゲットを用いたスパッタ法によるものとし、その酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比が１．１以上となるようにスパッタ条件を調整して形成し、または、スパッタガスの酸素濃度が３０％以上となるように調整して形成するものとする。次にフルオロアルキルシラン系の撥水膜４を真空蒸着法によって、インジウム・錫酸化膜３の上に積層する（図１（ｃ））。
【００５１】
次に、図１の製造工程においてインジウム・錫酸化膜３を形成する際の上記の条件とその特性について説明する。ところで、撥水機能は水をはじく力の大小で評価されるが、水では差が生じ難いため、ここではインクジェットプリンター用インクによって評価している。
【００５２】
図２はインジウム・錫酸化膜３の酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比と撥インク性復活時間との関係を示した特性図であり、２種類のインクの特性が示されている。同図に示されるように、酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比が大きくなるに従って高い撥水機能が得られており、「１．１」以上の領域においては所望の撥水条件を満たしていることが分かる。なお撥インク性復活時間とは、１ｃｍ角の基板をインクに浸漬し、基板表面を垂直にした状態で引き上げた後、基板表面全面からインクがはじかれて除去されるまでの時間のことであり、この時間が短いほど撥水性が高いことを示す。図２の特性からも、酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比が「１．５」以上が好ましく、「２．０」以上がより好ましいことが分かる。
【００５３】
図３はスパッタリングするときの酸素濃度とワイピンク試験後のインジウム・錫酸化膜３の摩耗量との関係を示した特性図である。ワイピング試験とは、撥水処理面をゴム片によって３０００回擦り、さらにフェルト片によって３００回擦る方法によって行なう。同図に示されるように、酸素濃度が大きくなるに従って高い耐摩耗特性が得られており、３０％以上の領域において所望の耐摩耗特性が得られていることが分かる。
【００５４】
図４はスパッタリングの酸素濃度と酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比との関係を示した特性図である。同図に示されるように、１５％の酸素濃度で１．１以上の酸化インジウム結晶面（４００）／（２２２）強度比が得られ、また、３０％以上の酸素濃度でも１．１以上の酸化インジウム結晶面（４００）／（２２２）強度比が得られている。
【００５５】
従って、酸化インジウム結晶面（４００）／（２２２）強度比を「１．１」以上にすることで所望の撥水機能が得られ、また、スパッタリングの酸素濃度を３０％以上にすることで、撥水機能および耐摩耗特性の双方が満足したものとなる。
【００５６】
表１は、本実施例で作製した撥水性構造体の製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。インク接触角は値が高いほど撥水性が高いことを示すが、ワイピング試験後に６０度以上であれば撥水機能の耐久性は十分である。
【００５７】
【表１】

【００５８】
このように、サンプル製造条件が異なる場合でも、撥水性能の耐久性には差が見られず、全てのサンプルでインク接触角が８０度以上となり、良好な結果が得られた。
【００５９】
（実施例２)
本実施例では、実施例１で珪素だった基材１の材料をステンレスに変更し、実施例１と同様な製造工程で撥水性構造体を作製した。
【００６０】
表２は、本実施例で作製した撥水性構造体の製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。
【００６１】
【表２】

【００６２】
このように、サンプル製造条件が異なる場合でも、撥水性能の耐久性には差が見られず、全てのサンプルでインク接触角が８０度以上となり、良好な結果が得られた。
【００６３】
（比較例１）
ここでは比較例として、製造条件を実施例２から変えて比較用サンプルを作製した。表３は、本比較例で作製した比較用サンプルの製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。
【００６４】
【表３】

【００６５】
このように、密着強化膜２またはインジウム・錫酸化膜３のどちらかを形成しなかった場合、またステンレス基板に直接撥水膜４を形成した場合の全てにおいて、ワイピング試験後のインク接触角は６０度以下となり、撥水性能の耐久性が悪いことが確認された。
【００６６】
（実施例３）
本実施例では、実施例２でステンレスだった基材１の材料、密着強化膜２の膜厚、インジウム・錫酸化膜３の膜厚を変えて、実施例１と同様な製造工程で撥水性構造体を作製した。表４は、本実施例で作製したサンプルの製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。
【００６７】
【表４】

【００６８】
このように、基材１の材料、密着強化膜２の膜厚、インジウム・錫酸化膜３の膜厚が異なる場合でも撥水耐久性には差が見られず、全てのサンプルでインク接触角が８０度以上となり、良好な結果が得られた。
【００６９】
（実施例４）
本実施例では、次のプロセスによって撥水性構造体を作製した。
【００７０】
ステンレス製の基材１の表面に密着強化膜２としてチタンをスパッタする。次に、密着強化膜２形成に用いたスパッタチャンバー内において、大気開放することなく、スパッタ法によってインジウム・錫酸化膜３を形成する。このインジウム・錫酸化膜３を形成するに際しては、インジウム・錫酸化物ターゲットを用いたスパッタ法により、基板加熱を行なわずに形成するものとする。次にこの基材１をチャンバーから取り出し、ホットプレート上にて２００℃または３００℃で２０分間加熱し、その上にフルオロアルキルシラン系の撥水膜４を真空蒸着法によって、インジウム・錫酸化膜３の上に積層する。
【００７１】
本実施例においては、インジウム・錫酸化膜３をスパッタする場合に、インジウム・錫酸化物をターゲットとしている。そのため基板加熱や、スパッタガスへの酸素混合などの特別な手段に依らずにスパッタすると、インジウム・錫酸化膜３はほぼ完全な非晶質状態となり、Ｘ線回折で分析しても、各結晶方位に依存したピークは全く検出されない。しかしインジウム・錫酸化膜３形成後に、ホットプレート上、大気雰囲気で２００℃または３００℃で２０分間加熱処理した場合、Ｘ線回折で分析すると結晶方位に依存したピークが現われ、結晶化が促進されたことがわかる。その時の酸化インジウム結晶面（４００）／（２２２）強度比は４．２と十分大きく、また加熱温度に依らずほぼ同じだった。
【００７２】
表５は、本実施例で作製した撥水性構造体の製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。
【００７３】
【表５】

【００７４】
このように、密着強化膜２の膜厚、インジウム・錫酸化膜３の膜厚、スパッタ後の加熱温度を変化させた場合でも撥水耐久性には差が見られず、全てのサンプルでインク接触角が８０度以上となり、良好な結果が得られた。
【００７５】
（実施例５）
本実施例では、実施例４でステンレスだった基材１の材料、密着強化膜２の膜厚、インジウム・錫酸化膜３の膜厚を変えて、実施例４と同様な製造工程で撥水性構造体を作製した。インジウム・錫酸化膜３形成後の加熱処理は、ホットプレート上、大気雰囲気中において、２００℃で２０分間行なった。表６は、本実施例で作製したサンプルの製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。
【００７６】
【表６】

【００７７】
このように、基材１の材料、密着強化膜２の膜厚、インジウム・錫酸化膜３の膜厚が異なる場合でも撥水耐久性には差が見られず、全てのサンプルでインク接触角が８０度以上となり、良好な結果が得られた。
【００７８】
（比較例２）
ここでは比較のために、実施例４および実施例５でインジウム・錫酸化膜３のスパッタ直後に行なっていた加熱処理を行なわなかった場合と、撥水膜４形成後に２００℃で２０分間加熱処理した場合のサンプルを作製した。基材にはステンレスを使用した。表７は比較用サンプルの製造条件と、ワイピング試験後のインク接触角である。
【００７９】
【表７】

【００８０】
このように、インジウム・錫酸化膜３形成直後に加熱処理しなかった場合は、密着強化膜２の膜厚、インジウム・錫酸化膜３の膜厚を変更しても、ワイピング試験後のインク接触角は６０度以下となり、撥水性能の耐久性が悪いことが確認された。
【００８１】
（実施例６）
図５は、本実施例のインクジェットヘッド５０の組み立て斜視図である。
【００８２】
ノズル２６−１が多数並んでいるノズル列２６が形成されたステンレス製のノズルプレート２７と、圧力発生室２８およびインク供給路および共通のインク室であるリザーバー３０となる溝あるいは貫通穴が形成されたスペーサー３１と、振動板１９の３部品から流路ユニットが構成されている。
【００８３】
縦振動モードを有する複数の圧電振動子から構成された振動子ユニット３４は、基台３５に形成された振動子ユニット収容孔３６に収容され、所定位置に固定されている。
【００８４】
基台３５には、インクタンクに接続するインク供給管３７が設けられており、その先端を振動板１９に開口されたインク供給口３８を介してスペーサ３１により構成されたリザーバー３０に連通されている。なおノズルプレート２７、スペーサ３１および振動板１９により構成される流路ユニットは、枠体３９によって基台３５に固定され、ヘッド全体は基板４０を介してインクジェットプリンターのキャリッジに固定される。
【００８５】
図６は、ノズルプレート２７の製造工程断面図である。
【００８６】
ノズル２６−１が形成されたステンレス製のノズルプレート２７をスパッタ装置にセットし、密着強化膜２をスパッタする（図６（ａ））。次に、密着強化膜２形成に用いたスパッタチャンバー内において、大気開放することなく、スパッタ法によってインジウム・錫酸化膜３を形成する（図６（ｂ））。このインジウム・錫酸化膜３を形成するに際しては、インジウム・錫ターゲットを用いたスパッタ法によるものとし、その酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比が１．１以上となるようにスパッタ条件を調整して形成し、または、スパッタガスの酸素濃度が３０％以上となるように調整して形成するものとする。次にフルオロアルキルシラン系の撥水膜４を真空蒸着法によって、インジウム・錫酸化膜３の上に積層する（図６（ｃ））。
【００８７】
このようにして作製したノズルプレート２７を、インクジェットヘッド５０に組み込んで、耐久試験を行なった。耐久試験は、インクジェットヘッド５０組み立て後にノズルプレート２７の表面に３０００回のワイピングを行なった後、ノズルプレート２７をインクに接触させた状態で６０℃に１４４時間保つ方法で行なった。ノズルプレート２７の撥水性能の耐久性が低いと、耐久試験後のノズルプレート２７表面に付着するインクが増加し、インクの飛行速度低下やインク曲がりなどの印字不良が発生しやすくなる。
【００８８】
しかし、耐久試験後に印字試験を行なった結果、印字不良はほとんど発生せず、ノズルプレート２７の撥水性能の耐久性が優れていることがわかった。
【００８９】
（実施例７）
本実施例では、インジウム・錫酸化膜３を実施例６と異なる条件で形成したノズルプレート２７を作製した。具体的な工程は、次の通りである。
【００９０】
ノズル２６−１が形成されたステンレス製のノズルプレート２７をスパッタ装置にセットし、密着強化膜２をスパッタする。次に、密着強化膜２形成に用いたスパッタチャンバー内において、大気開放することなく、スパッタ法によってインジウム・錫酸化膜３を形成する。このインジウム・錫酸化膜３を形成するに際しては、インジウム・錫酸化物ターゲットを用いたスパッタ法により、基板加熱を行なわずに形成するものとする。またスパッタガスには酸素を混合せず、アルゴンのみを使用する。次にこのノズルプレート２７をチャンバーから取り出し、ホットプレート上にて２００℃または３００℃で２０分間加熱し、フルオロアルキルシラン系の撥水膜４を真空蒸着法によって、インジウム・錫酸化膜３の上に積層する。
【００９１】
このようにして作製したノズルプレート２７を、インクジェットヘッド５０に組み込んで、実施例６と同じ耐久試験後に印字試験を行なった。その結果、印字不良はほとんど発生せず、ノズルプレート２７の撥水性能の耐久性が優れていることがわかった。
【００９２】
なお、上記実施例においては、フルオロアルキルシラン系の撥水膜を用いた例について説明したが、その材料の基に水酸基と化学結合可能な基を含むものであれば、他の撥水材を用いても良い。
【００９３】
また上記実施例においては、基材の材料にステンレス、ニッケル、珪素、酸化珪素、石英、パイレックスガラス、ポリイミドを用いているが、高い密着力で密着強化膜を形成可能で、耐インク性を有する材料ならば、他の金属、酸化物、窒化物、ガラス、樹脂等を用いても良い。また実施例４、５、７の方法で撥水性構造体またはノズルプレートを作製する場合は、前述の特性のほかに耐熱性を有している材料ならば、他の金属、酸化物、窒化物、ガラス、樹脂等を用いても良い。
【００９４】
また、密着強化膜の材料として、上記実施例ではチタンの薄膜を１層形成しているが、クロムを用いることもできる。また耐インク性を有し基材とインジウム・錫酸化膜の密着性を向上させられる材料ならば、チタンまたはクロムに限定されず、また複合材料や多層膜でも良い。
【００９５】
また、上記実施例６および７においてはフェイスイジェクト方式のインクジェットヘッドについて説明したが、異なる材料が端面に露出しているエッジイジェクトへツドにおいても、密着強化膜と基材との密着性が良好なため、優れた耐久性を発揮する。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インジウム・錫酸化膜と基材の間に密着強化膜を形成しているため、密着強化膜がない場合に比べ、撥水撥油機能の耐久性能を大幅に向上させることが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】撥水性構造体の製造工程断面図。
【図２】インジウム・錫酸化膜の酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比と撥インク性復活時間との関係を示した特性図。
【図３】スパッタガスの酸素濃度とワイピング３０００回後の消耗量の関係を示した特性図。
【図４】スパッタガスの酸素濃度と酸化インジウム結晶面（２２２）／（４００）強度比の消耗量の関係を示した特性図。
【図５】本実施例のインクジェットヘッド５０の組み立て斜視図。
【図６】ノズルプレート２７の製造工程断面図。
【符号の説明】
１ステンレス基板
２密着強化膜
３インジウム・錫酸化膜
４撥水膜
２６ノズル列
２６−１ノズル
２７ノズルプレート
２８圧力発生室
２９インク供給路
３０リザーバー
３１スペーサー
３２圧電振動子
３３固定板
３４振動子ユニット
３５基台
３６振動子ユニット収容孔
３７インク供給管
３８インク供給口
３９枠体
４０基板
５０インクジェットヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water-repellent structure excellent in water repellency and a method for producing the same, an ink jet head, a method for producing the same, and an ink jet printer.
[0002]
[Prior art]
Glass, metal, or the like is used as a constituent material of the ink discharge surface of the head of the ink jet printer. When water-based or oil-based ink is used in an inkjet head, ink droplets are liable to adhere if the water repellency on the nozzle surface is insufficient. There is a problem that it is likely to occur. Since the constituent material of the ink discharge surface of the ink jet head is generally easily wetted with ink, the surface around the nozzle, which is the ink discharge portion, is subjected to water repellent treatment in order to prevent adhesion of water-based or oil-based ink. . For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-143586, when silicon or silicon oxide is used as a constituent material of an ink ejection surface, a water-repellent treatment is performed by attaching a fluoroalkylsilane compound to the ink ejection surface by vacuum deposition. A method has been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technology has a problem that the performance of the water-repellent film on the ink ejection surface is lowered for the following reason.
[0004]
(1) The pH of the ink is adjusted to be weakly alkaline as long as it does not affect the human body in order to disperse the pigment material stably. When silicon or silicon oxide is a constituent material of the ink discharge surface, the weak alkaline ink that has penetrated the water-repellent film dissolves silicon or silicon oxide. As a result, the water repellent film may fall off from the ink ejection surface, and the durability performance of the water repellent film may be reduced.
[0005]
(2) When the nozzle constituent material is stainless steel, resin, or a composite material thereof, the water repellency durability performance of the ink ejection surface is reduced by long-term use of the inkjet head because of poor adhesion to the fluoroalkylsilane compound. There is a case. Therefore, in order to improve the adhesion with the fluoroalkylsilane compound, a method of forming, for example, an indium / tin oxide film having a hydroxyl group on the surface is conceivable. By doing so, the adhesion between stainless steel or resin or a hybrid material thereof and the fluoroalkylsilane compound is improved, but it is not sufficient and the durability of the water-repellent film may be lowered.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned idea, and has a water-repellent structure capable of enhancing the water-repellent function and improving the durability of the water-repellent function, a method for producing the same, and an inkjet It is an object of the present invention to provide a head, a manufacturing method thereof, and an ink jet printer.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) A water-repellent structure according to one embodiment of the present invention comprises a water-repellent substance having an adhesion-strengthening film and an indium / tin oxide film formed on a surface of a substrate, and having a site capable of reacting with a hydroxyl group thereon. A water repellent film formed by reaction bonding is formed, and the intensity ratio of the (222) plane X-ray diffraction peak to the (400) plane X-ray diffraction peak of the indium oxide crystal in the indium / tin oxide film is 1.1. It is the above.
[0008]
(2) The water-repellent structure according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the water-repellent structure according to (1), the strength ratio is 1.5 or more.
[0009]
(3) The water-repellent structure according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the water-repellent structure according to (1), the strength ratio is 2.0 or more.
[0010]
(4) In the water-repellent structure according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on the surface of the substrate, and an indium / tin oxide film is formed thereon by sputtering using an indium / tin oxide target. Furthermore, a water-repellent film formed by reacting and bonding a water-repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group is formed thereon.
[0011]
(5) In the water-repellent structure according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on the surface of a substrate, and an oxygen concentration of a sputtering gas is 30% or more using an indium / tin target thereon. An indium / tin oxide film is formed, and a water-repellent film formed by reaction bonding of a water-repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group is formed thereon.
[0012]
(6) The water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the water-repellent structure according to any one of (1) to (5), wherein the base material is a metal, silicon, silicon oxide, resin, glass, It consists of any one or more of quartz.
[0013]
(7) The water-repellent structure according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the water-repellent structure according to (6), the metal is one or more of steel, stainless steel, and nickel.
[0014]
(8) The water-repellent structure according to another aspect of the present invention is characterized in that in the water-repellent structure according to any one of (1) to (7), the adhesion reinforcing film is titanium or chromium.
[0015]
(9) A method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is such that an adhesion reinforcing film is formed on the surface of a substrate, and then indium / tin oxide is formed by sputtering using indium / tin oxide as a target. A film is formed, and a water repellent film having a site capable of reacting with a hydroxyl group is further bonded to form a water repellent film thereon.
[0016]
(10) A method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a water-repellent structure according to (9), wherein the step of forming the indium / tin oxide film can react with a hydroxyl group. A heat treatment step is included between the step of forming a water-repellent film by reacting and bonding a water-repellent substance having a portion.
[0017]
(11) In the method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on the surface of a substrate, and an indium / tin oxide film is formed thereon, and the indium / tin oxide film is oxidized. It is formed by adjusting the sputtering conditions so that the intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the (222) plane to the X-ray diffraction peak of the (400) plane of indium crystal is 1.1 or more, and further reacts with the hydroxyl group thereon A water-repellent film is formed by reactively bonding a water-repellent substance having a possible portion.
[0018]
(12) The method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a water-repellent structure according to (11), wherein the adjustment of the sputtering conditions is adjustment of the oxygen concentration of the sputtering gas. It is characterized by.
[0019]
(13) In the method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on the surface of a substrate, and an oxygen concentration of sputtering gas is 30% using an indium / tin target thereon. An indium / tin oxide film is formed under the above conditions, and a water-repellent film having a site capable of reacting with a hydroxyl group is further bonded thereon to form a water-repellent film.
[0020]
(14) The method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a water-repellent structure according to any one of (9) to (13), wherein the substrate is made of metal, silicon, oxide It consists of any one or more of silicon, resin, glass and quartz.
[0021]
(15) The method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a water-repellent structure according to (14), wherein the metal is one or more of steel, stainless steel, and nickel. Features.
[0022]
(16) The method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a water-repellent structure according to any one of (9) to (15), wherein the adhesion reinforcing film is titanium or chromium. It is characterized by that.
[0023]
(17) A method for producing a water-repellent structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a water-repellent structure according to any one of (9) to (16), wherein the adhesion reinforcing film is formed by sputtering. It is characterized by.
[0024]
(18) In an ink jet head according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on at least an ink discharge side surface of a substrate having nozzles, and an indium / tin oxide film is formed thereon, and further thereon A water repellent film is formed by reacting a water repellent material having a site capable of reacting with a hydroxyl group on the X-ray diffraction peak of the (400) plane of the indium oxide crystal in the indium / tin oxide film (222). The intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the surface is 1.1 or more.
[0025]
(19) An ink jet head according to another aspect of the present invention is the ink jet head of (18), wherein the intensity ratio is 1.5 or more.
[0026]
(20) An ink jet head according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the ink jet head of (18), the intensity ratio is 2.0 or more.
[0027]
(21) In an ink jet head according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on at least an ink discharge side surface of a substrate having nozzles, and indium is sputtered using an indium / tin oxide target. A tin oxide film is formed, and a water repellent film formed by reaction bonding of a water repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group is formed thereon.
[0028]
(22) In an inkjet head according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on at least an ink discharge side surface of a substrate having nozzles, and an oxygen concentration of a sputtering gas using an indium / tin target thereon Is characterized in that an indium-tin oxide film is formed under a condition of 30% or more, and a water-repellent film formed by reaction-bonding a water-repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group is formed thereon. .
[0029]
(23) In the inkjet head according to another aspect of the present invention, in the inkjet head of (18) to (22), the base material is any one or more of metal, silicon, silicon oxide, resin, glass, and quartz. It is characterized by comprising.
[0030]
(24) An ink jet head according to another aspect of the present invention is the ink jet head according to (23), wherein the metal is one or more of steel, stainless steel, and nickel.
[0031]
(25) The inkjet head according to another aspect of the present invention is characterized in that in the inkjet head of (18) to (24), the adhesion reinforcing film is titanium or chromium.
[0032]
(26) In the method of manufacturing an ink jet head according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on at least an ink discharge side surface of a substrate having a nozzle, and indium / tin oxide is used as a target. An indium / tin oxide film is formed by sputtering, and a water repellent film having a site capable of reacting with a hydroxyl group is further bonded thereon to form a water repellent film.
[0033]
(27) An ink jet head manufacturing method according to another aspect of the present invention is the ink jet head manufacturing method according to (26), wherein the step of forming the indium / tin oxide film and the step of reacting with a hydroxyl group are provided. A heat treatment step is included between the steps of forming a water-repellent film by reactively bonding water substances.
[0034]
(28) In the method of manufacturing an ink jet head according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on at least an ink discharge side surface of a substrate having a nozzle, and an indium / tin oxide film is formed thereon. The tin oxide film is formed by adjusting the sputtering conditions so that the intensity ratio of the (222) plane X-ray diffraction peak to the (400) plane X-ray diffraction peak of the indium oxide crystal is 1.1 or more. A water repellent film is formed by reactively bonding a water repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group on the top.
[0035]
(29) An ink jet head manufacturing method according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the ink jet head manufacturing method of (28), the adjustment of the sputtering conditions is an adjustment of the oxygen concentration of the sputtering gas. .
[0036]
(30) In the method of manufacturing an ink jet head according to another aspect of the present invention, an adhesion reinforcing film is formed on at least an ink discharge side surface of a substrate having a nozzle, and an indium / tin target is used thereon to form a sputtering gas. An indium / tin oxide film is formed under the condition of an oxygen temperature of 30% or more, and a water repellent film having a site capable of reacting with a hydroxyl group is further bonded thereon to form a water repellent film. .
[0037]
(31) An inkjet head manufacturing method according to another aspect of the present invention is the inkjet head manufacturing method according to any one of (26) to (30), wherein the substrate is made of metal, silicon, silicon oxide, resin, glass, quartz Or any one of the above.
[0038]
(32) An inkjet head manufacturing method according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the inkjet head manufacturing method of (31), the metal is one or more of steel, stainless steel, and nickel.
[0039]
(33) An inkjet head manufacturing method according to another aspect of the present invention is characterized in that in the inkjet head manufacturing method of (26) to (32), the adhesion reinforcing film is titanium or chromium.
[0040]
(34) An inkjet head manufacturing method according to another aspect of the present invention is characterized in that, in the inkjet head manufacturing method of (26) to (33), the adhesion enhancing film is formed by sputtering.
[0041]
(35) An ink jet printer according to another aspect of the present invention includes the ink jet head according to any one of (18) to (25).
[0042]
In the present invention, an adhesion-strengthening film made of titanium or chromium and a hardly soluble intermediate film made of indium / tin oxide are formed between the base material and the water-repellent film. It is possible to improve.
[0043]
(A) Titanium and chromium are substances that are easy to form a passive state, have excellent chemical resistance and are not easily corroded, and have high adhesion to substrates such as metals, resins, silicon, silicon oxide, glass, and quartz. . Indium / tin oxide is a substance that hardly corrodes in an acid or alkaline environment except a strong acid. Therefore, when an adhesion strengthening film made of titanium or chromium and an indium / tin oxide film are formed on the base material, the water repellency is maintained for a long time without dropping off the water repellent film formed thereon. .
[0044]
(B) Furthermore, since the indium / tin oxide film has a hydroxyl group on the surface, it is chemically bonded to the fluoroalkylsilane compound, has good adhesion, and maintains water repellency for a long period of time.
[0045]
(C) The intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the (222) plane to the X-ray diffraction peak of the (400) plane of the indium oxide crystal in the indium / tin oxide film (hereinafter referred to as indium oxide crystal plane (222) / (400 ) Strength ratio) is set to 1.1 or higher, or the oxygen concentration of the sputtering gas is set to 30% or higher, so that a particularly high water-repellent function can be obtained and the durability of the water-repellent function can be improved. It has become. The basis for this will be described in Example 1 described later.
[0046]
In addition, the adhesion-strengthening film and indium / tin oxide film made of titanium or chromium according to the present invention have high adhesion regardless of the constituent material of the ink discharge surface of the inkjet head for the reasons (a) and (b) above. Since it is chemically bonded to the water and oil repellent film, it is possible to enhance the water repellent function and improve the durability of the water repellent function in any type of head (face eject type, edge eject type). Yes. For this reason, the straightness of the ejected ink droplet is excellent, and troubles such as printing disturbance can be avoided.
[0047]
In the present invention, the water-repellent film is formed after the surface of the base material is covered with the adhesion reinforcing film and the indium / tin oxide film. Therefore, any base material can be used, and any metal, silicon, silicon oxide, resin, glass, quartz or the like can be used.
[0048]
In the present invention, the indium / tin oxide film is formed by sputtering, but the adhesion reinforcing film is preferably formed in the same chamber or in the same apparatus as the indium / tin oxide film. The surface of the adhesion reinforcing film made of chromium or titanium is oxidized once taken out into the atmosphere. For this reason, when the indium / tin oxide film is formed after being taken out into the atmosphere, the adhesion force is reduced as compared with the case where the indium / tin oxide film is formed without being taken out, and thus the effect of forming the adhesion reinforcing film is lost. For the above reasons, the adhesion strengthening film must be formed in the same chamber or in the same apparatus as the indium / tin oxide film. In that case, the method of forming by the same sputtering as the indium / tin oxide film is the simplest in terms of the apparatus configuration. It is. However, even when the adhesion-strengthening film is formed by a method such as vapor deposition other than sputtering, the durability of the water-repellent function is not inferior under the condition that it is not taken out to the atmosphere before forming the indium / tin oxide film. The forming method is not necessarily limited to sputtering.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
[0050]
Example 1
FIG. 1 is a cross-sectional view of the production process of the water-repellent structure of the present invention. After cleaning the silicon substrate 1, titanium is sputtered as the adhesion reinforcing film 2 (FIG. 1A). Next, an indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering in the sputtering chamber used for forming the adhesion reinforcing film 2 without opening to the atmosphere (FIG. 1B). The indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering using an indium / tin target, and the indium oxide crystal plane (222) / (400) intensity ratio is 1.1 or more. It is formed by adjusting the conditions, or by adjusting the oxygen concentration of the sputtering gas to be 30% or more. Next, a fluoroalkylsilane-based water-repellent film 4 is laminated on the indium / tin oxide film 3 by vacuum deposition (FIG. 1C).
[0051]
Next, the above-described conditions and characteristics for forming the indium / tin oxide film 3 in the manufacturing process of FIG. 1 will be described. By the way, although the water repellent function is evaluated based on the power of repelling water, it is difficult to make a difference with water.
[0052]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the indium oxide crystal plane (222) / (400) intensity ratio of the indium / tin oxide film 3 and the ink repellency reversion time, showing the characteristics of the two types of ink. Yes. As shown in the figure, as the indium oxide crystal plane (222) / (400) strength ratio increases, a high water repellency function is obtained. It can be seen that The ink repellency recovery time is the time from when a 1 cm square substrate is dipped in ink and pulled up with the substrate surface vertical, until the ink is repelled and removed from the entire substrate surface. The shorter this time, the higher the water repellency. The characteristics in FIG. 2 also indicate that the indium oxide crystal plane (222) / (400) strength ratio is preferably “1.5” or more, and more preferably “2.0” or more.
[0053]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the oxygen concentration during sputtering and the wear amount of the indium / tin oxide film 3 after the WyPink test. The wiping test is performed by rubbing the water-repellent treated surface 3000 times with a rubber piece and further rubbing 300 times with a felt piece. As shown in the figure, it can be seen that high wear resistance is obtained as the oxygen concentration increases, and that desired wear resistance is obtained in a region of 30% or more.
[0054]
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the oxygen concentration of sputtering and the indium oxide crystal plane (222) / (400) intensity ratio. As shown in the figure, an indium oxide crystal plane (400) / (222) intensity ratio of 1.1 or more is obtained at an oxygen concentration of 15%, and 1.1 or more is obtained even at an oxygen concentration of 30% or more. An indium oxide crystal plane (400) / (222) strength ratio is obtained.
[0055]
Therefore, a desired water-repellent function can be obtained by setting the indium oxide crystal plane (400) / (222) intensity ratio to “1.1” or more, and by setting the oxygen concentration of sputtering to 30% or more, Both water repellency and wear resistance are satisfied.
[0056]
Table 1 shows the manufacturing conditions of the water-repellent structure produced in this example and the ink contact angle after the wiping test. The higher the ink contact angle, the higher the water repellency. However, if the ink contact angle is 60 degrees or more after the wiping test, the durability of the water repellency function is sufficient.
[0057]
[Table 1]

[0058]
Thus, even when the sample manufacturing conditions were different, there was no difference in the durability of the water repellency, and the ink contact angle was 80 degrees or more for all the samples, and good results were obtained.
[0059]
(Example 2)
In this example, the material of the substrate 1 that was silicon in Example 1 was changed to stainless steel, and a water-repellent structure was produced by the same manufacturing process as in Example 1.
[0060]
Table 2 shows the manufacturing conditions of the water-repellent structure produced in this example and the ink contact angle after the wiping test.
[0061]
[Table 2]

[0062]
Thus, even when the sample manufacturing conditions were different, there was no difference in the durability of the water repellency, and the ink contact angle was 80 degrees or more for all the samples, and good results were obtained.
[0063]
(Comparative Example 1)
Here, as a comparative example, a comparative sample was produced by changing the manufacturing conditions from those in Example 2. Table 3 shows the manufacturing conditions of the comparative sample produced in this comparative example and the ink contact angle after the wiping test.
[0064]
[Table 3]

[0065]
Thus, in the case where either the adhesion reinforcing film 2 or the indium / tin oxide film 3 is not formed, or in the case where the water-repellent film 4 is directly formed on the stainless steel substrate, the ink contact angle after the wiping test is It became 60 degrees or less, and it was confirmed that durability of water-repellent performance is bad.
[0066]
Example 3
In this example, the material of the base material 1 that was stainless steel in Example 2, the film thickness of the adhesion strengthening film 2, and the film thickness of the indium / tin oxide film 3 were changed, and the water repellency was obtained in the same manufacturing process as in Example 1. A structure was produced. Table 4 shows the manufacturing conditions of the sample prepared in this example and the ink contact angle after the wiping test.
[0067]
[Table 4]

[0068]
Thus, even when the material of the substrate 1, the film thickness of the adhesion reinforcing film 2, and the film thickness of the indium / tin oxide film 3 are different, there is no difference in water repellency, and the ink contact angle in all samples. Was 80 degrees or more, and good results were obtained.
[0069]
(Example 4)
In this example, a water-repellent structure was produced by the following process.
[0070]
Titanium is sputtered on the surface of the stainless steel substrate 1 as the adhesion reinforcing film 2. Next, an indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering in the sputtering chamber used for forming the adhesion enhancing film 2 without opening to the atmosphere. The indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering using an indium / tin oxide target without heating the substrate. Next, the substrate 1 is taken out of the chamber, heated on a hot plate at 200 ° C. or 300 ° C. for 20 minutes, and a fluoroalkylsilane-based water-repellent film 4 is formed thereon by a vacuum deposition method to form an indium / tin oxide film. Laminate on 3
[0071]
In this embodiment, when sputtering the indium / tin oxide film 3, the target is indium / tin oxide. Therefore, when sputtering is performed without depending on special means such as heating of the substrate or mixing of oxygen into the sputtering gas, the indium / tin oxide film 3 becomes almost completely amorphous. No orientation dependent peak is detected. However, after the indium tin oxide film 3 is formed, when it is heat-treated on the hot plate at 200 ° C. or 300 ° C. for 20 minutes in the atmosphere, a peak depending on the crystal orientation appears by X-ray diffraction, and crystallization is promoted. I understand that. The indium oxide crystal plane (400) / (222) strength ratio at that time was sufficiently large as 4.2, and was almost the same regardless of the heating temperature.
[0072]
Table 5 shows the manufacturing conditions of the water-repellent structure produced in this example and the ink contact angle after the wiping test.
[0073]
[Table 5]

[0074]
Thus, even when the film thickness of the adhesion reinforcing film 2, the film thickness of the indium / tin oxide film 3, and the heating temperature after sputtering are changed, there is no difference in water repellency, and the ink is not used in all samples. The contact angle was 80 degrees or more, and good results were obtained.
[0075]
(Example 5)
In this example, the material of the base material 1 that was stainless steel in Example 4, the film thickness of the adhesion strengthening film 2 and the film thickness of the indium / tin oxide film 3 were changed, and the water repellency was obtained in the same manufacturing process as in Example 4. A structure was produced. The heat treatment after the formation of the indium / tin oxide film 3 was performed at 200 ° C. for 20 minutes in an air atmosphere on a hot plate. Table 6 shows the manufacturing conditions of the sample prepared in this example and the ink contact angle after the wiping test.
[0076]
[Table 6]

[0077]
Thus, even when the material of the substrate 1, the film thickness of the adhesion reinforcing film 2, and the film thickness of the indium / tin oxide film 3 are different, there is no difference in water repellency, and the ink contact angle in all samples. Was 80 degrees or more, and good results were obtained.
[0078]
(Comparative Example 2)
Here, for comparison, the heat treatment performed immediately after the sputtering of the indium / tin oxide film 3 in Example 4 and Example 5 was not performed, and the heat treatment at 200 ° C. for 20 minutes after the formation of the water-repellent film 4. A sample was prepared. Stainless steel was used as the substrate. Table 7 shows the manufacturing conditions of the comparative sample and the ink contact angle after the wiping test.
[0079]
[Table 7]

[0080]
As described above, when the heat treatment is not performed immediately after the indium / tin oxide film 3 is formed, the ink contact after the wiping test can be performed even if the film thickness of the adhesion reinforcing film 2 and the film thickness of the indium / tin oxide film 3 are changed. The angle was 60 degrees or less, and it was confirmed that the durability of the water repellency was poor.
[0081]
(Example 6)
FIG. 5 is an assembled perspective view of the inkjet head 50 of the present embodiment.
[0082]
A stainless steel nozzle plate 27 formed with a nozzle row 26 in which a large number of nozzles 26-1 are arranged, and a groove or a through-hole serving as a pressure generating chamber 28, an ink supply path, and a reservoir 30 which is a common ink chamber are formed. The flow path unit is constituted by the three parts of the spacer 31 and the diaphragm 19.
[0083]
A vibrator unit 34 composed of a plurality of piezoelectric vibrators having a longitudinal vibration mode is housed in a vibrator unit housing hole 36 formed in a base 35 and fixed at a predetermined position.
[0084]
The base 35 is provided with an ink supply pipe 37 connected to the ink tank, and its tip is communicated with a reservoir 30 constituted by a spacer 31 through an ink supply port 38 opened in the vibration plate 19. Yes. The flow path unit including the nozzle plate 27, the spacer 31, and the vibration plate 19 is fixed to the base 35 by a frame body 39, and the entire head is fixed to the carriage of the ink jet printer through the substrate 40.
[0085]
FIG. 6 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the nozzle plate 27.
[0086]
The stainless steel nozzle plate 27 on which the nozzle 26-1 is formed is set in a sputtering apparatus, and the adhesion reinforcing film 2 is sputtered (FIG. 6A). Next, an indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering in the sputtering chamber used for forming the adhesion reinforcing film 2 without opening to the atmosphere (FIG. 6B). The indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering using an indium / tin target, and the indium oxide crystal plane (222) / (400) intensity ratio is 1.1 or more. It is formed by adjusting the conditions, or by adjusting the oxygen concentration of the sputtering gas to be 30% or more. Next, a fluoroalkylsilane water-repellent film 4 is laminated on the indium / tin oxide film 3 by vacuum deposition (FIG. 6C).
[0087]
The nozzle plate 27 produced in this way was incorporated into the inkjet head 50, and a durability test was performed. The durability test was performed by wiping the surface of the nozzle plate 27 3000 times after assembling the inkjet head 50 and then maintaining the nozzle plate 27 in contact with the ink at 60 ° C. for 144 hours. When the durability of the water repellency of the nozzle plate 27 is low, the amount of ink adhering to the surface of the nozzle plate 27 after the durability test increases, and printing defects such as a decrease in the flying speed of the ink and bending of the ink tend to occur.
[0088]
However, as a result of performing a printing test after the durability test, it was found that printing defects hardly occurred and the durability of the water repellency of the nozzle plate 27 was excellent.
[0089]
(Example 7)
In this example, a nozzle plate 27 in which the indium / tin oxide film 3 was formed under conditions different from those in Example 6 was produced. The specific process is as follows.
[0090]
The stainless steel nozzle plate 27 on which the nozzle 26-1 is formed is set in a sputtering apparatus, and the adhesion reinforcing film 2 is sputtered. Next, an indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering in the sputtering chamber used for forming the adhesion enhancing film 2 without opening to the atmosphere. The indium / tin oxide film 3 is formed by sputtering using an indium / tin oxide target without heating the substrate. In addition, oxygen is not mixed in the sputtering gas, and only argon is used. Next, the nozzle plate 27 is taken out of the chamber, heated on a hot plate at 200 ° C. or 300 ° C. for 20 minutes, and the fluoroalkylsilane-based water-repellent film 4 is deposited on the indium / tin oxide film 3 by vacuum deposition. Laminate to.
[0091]
The nozzle plate 27 thus produced was incorporated into the inkjet head 50, and a printing test was performed after the same durability test as in Example 6. As a result, it was found that printing defects hardly occurred and the durability of the water repellency of the nozzle plate 27 was excellent.
[0092]
In the above embodiment, an example using a fluoroalkylsilane-based water repellent film has been described. However, as long as the material group includes a group capable of chemically bonding with a hydroxyl group, another water repellent material may be used. It may be used.
[0093]
In the above embodiment, stainless steel, nickel, silicon, silicon oxide, quartz, pyrex glass, and polyimide are used as the material of the base material. However, an adhesion-strengthening film can be formed with high adhesion and has ink resistance. As the material, other metals, oxides, nitrides, glasses, resins, etc. may be used. In the case of producing a water-repellent structure or nozzle plate by the methods of Examples 4, 5, and 7, other metals, oxides, and nitrides can be used as long as the materials have heat resistance in addition to the aforementioned characteristics. Glass, resin, etc. may be used.
[0094]
Further, as the material for the adhesion reinforcing film, one layer of titanium thin film is formed in the above embodiment, but chromium can also be used. The material is not limited to titanium or chromium as long as it has ink resistance and can improve the adhesion between the substrate and the indium / tin oxide film, and may be a composite material or a multilayer film.
[0095]
Further, in Examples 6 and 7 described above, the face ejection type inkjet head has been described, but the adhesion between the adhesion reinforcing film and the substrate is good even in the edge ejection head where different materials are exposed on the end face. Therefore, it exhibits excellent durability.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the adhesion reinforcing film is formed between the indium / tin oxide film and the base material, the durability performance of the water / oil repellent function is improved as compared with the case without the adhesion reinforcing film. It is possible to greatly improve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a water-repellent structure.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an indium oxide crystal plane (222) / (400) intensity ratio of an indium / tin oxide film and an ink repellency restoration time.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the oxygen concentration of the sputtering gas and the amount of wear after 3000 wiping operations.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the oxygen concentration of the sputtering gas and the consumption of the indium oxide crystal plane (222) / (400) intensity ratio.
FIG. 5 is an assembled perspective view of the inkjet head 50 of the present embodiment.
6 is a cross-sectional view of a manufacturing process of the nozzle plate 27. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Stainless steel substrate
2 Adhesion strengthening film
3 Indium tin oxide film
4 Water repellent film
26 Nozzle row
26-1 Nozzle
27 Nozzle plate
28 Pressure generation chamber
29 Ink supply path
30 Reservoir
31 spacer
32 Piezoelectric vibrator
33 Fixed plate
34 vibrator unit
35 base
36 Vibrator unit accommodation hole
37 Ink supply tube
38 Ink supply port
39 Frame
40 substrates
50 Inkjet head

Claims

An adhesion-strengthening film and an indium / tin oxide film are formed on the surface of the base material, and a water-repellent film formed by reacting a water-repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group is formed thereon, and the indium / tin film A water-repellent structure, wherein the intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the (222) plane to the X-ray diffraction peak of the (400) plane of the indium oxide crystal in the oxide film is 1.1 or more.

The water-repellent structure according to claim 1, wherein the strength ratio is 1.5 or more.

The water repellent structure according to claim 1, wherein the strength ratio is 2.0 or more.

A water-repellent substance having an adhesion reinforcing film formed on the surface of a substrate, an indium / tin oxide film formed thereon by sputtering using an indium / tin oxide target, and a site capable of reacting with a hydroxyl group thereon A water-repellent structure, in which a water-repellent film formed by reaction bonding is formed.

An adhesion-strengthening film is formed on the surface of the base material, and an indium / tin oxide film is formed on the surface of the substrate using an indium / tin target under an oxygen concentration of 30% or more. A water-repellent structure characterized in that a water-repellent film is formed by reaction-bonding a water-repellent substance having a possible site.

The water repellent structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate is made of one or more of metal, silicon, silicon oxide, resin, glass, and quartz.

The water repellent structure according to claim 6, wherein the metal is one or more of steel, stainless steel, and nickel.

The water-repellent structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the adhesion reinforcing film is titanium or chromium.

A water-repellent substance having an adhesion reinforcing film formed on the surface of a base material, an indium / tin oxide film formed thereon by sputtering using indium / tin oxide as a target, and a site capable of reacting with a hydroxyl group thereon A method for producing a water-repellent structure, wherein a water-repellent film is formed by reaction bonding.

A heat treatment step is included between the step of forming the indium / tin oxide film and the step of forming a water repellent film by reactively bonding a water repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group. Item 10. A method for producing a water-repellent structure according to Item 9.

An adhesion-strengthening film is formed on the surface of the substrate, and an indium / tin oxide film is formed on the indium / tin oxide film. Sputtering conditions are adjusted so that the intensity ratio of the diffraction peaks is 1.1 or more, and a water repellent material having a site capable of reacting with a hydroxyl group is further formed thereon to form a water repellent film. A method for producing a water-repellent structure characterized by the above.

An adhesion-strengthening film is formed on at least the surface of the ink discharge side of the substrate having nozzles, an indium / tin oxide film is formed on it, and a water-repellent substance having a site capable of reacting with a hydroxyl group is further reactively bonded thereon. And the intensity ratio of the X-ray diffraction peak of the (222) plane to the X-ray diffraction peak of the (400) plane of the indium oxide crystal in the indium / tin oxide film is 1.1 or more. An inkjet head characterized by being.

An adhesion strengthening film is formed on at least the ink ejection side surface of the substrate having nozzles, and an indium / tin oxide film is formed thereon by sputtering using indium / tin oxide as a target, and further reacted with a hydroxyl group thereon A method for producing an ink jet head, wherein a water repellent film is formed by reaction-bonding a water repellent substance having a possible site.

An ink jet printer comprising the ink jet head according to claim 12.