JP4474105B2 - 撥水性部材、及び、インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、セラミックス、プラスチック或いは金属等の基材表面が前記撥水性を有する膜にて被覆された撥水性部材の製造方法、更には、インクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撥水性、耐候性や防汚性等の特性を付与するために各種の撥水剤、撥水方法が開発され、産業機器、電子機器等の各種製品に用いられている。
【０００３】
このような表面特性を持たせるために、従来では、以下の三つの方法が用いられてきた。
【０００４】
第一の方法は、ガラス、プラスチック、金属等の基材表面をブラストやエッチング等により粗面化しさらにプライマー等で処理した後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の含フッ素樹脂粒子を含有した塗料を塗装し、乾燥後３５０〜４００℃で焼成処理を行い、基材表面に含フッ素樹脂を塗装する方法である。
【０００５】
第二の方法は、ガラス、プラスチック、金属等の基材上にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂を真空蒸着法、スパッタリング法などにより、基材上に形成する方法である。
【０００６】
第三の方法は、例えば、特許文献１に開示されているように、分子量８０００〜１００００程度のポリテトラフルオロエチレンオリゴマーをメッキ液中に分散して、オリゴマーをメッキ膜に共析させて撥水性の金属複合体を形成する方法である。
【０００７】
これらは基材上に撥水性の高い物質を成膜し、撥水性等の表面特性を付与する方法であるが、撥水性は形成材質の撥水持性のみならず表面状態によっても大きく影響することが知られている。
【０００８】
そこで、より高い撥水性を求めて撥水面表面に存在する微小突起によって実際の表面積を見かけの表面積より大きくして水との見かけの接触角を大きくする試みがなされている。
【０００９】
例えば、特許文献２には、微粒子及びシリケートグラスが混合された凹凸を有する層とフロロカーボン基及びシロキサン基を含むポリマー膜層をシロキサン結合によって化学結合させて、表面が凹凸の撥水性の膜を形成する方法が開示されている。
【００１０】
しかし、フッ素系樹脂の被膜は撥水性に優れるが、耐擦傷性が不十分であり、ハードコート被膜として利用することはできない。
【００１１】
そこで、耐擦傷性を備えた撥水性被膜として、例えば特許文献３には、プラスチック基材上に金属酸化物を下地層とし、該金属酸化物上に金属酸化物およびフッ素樹脂の混合層が形成された被膜が開示されている。
【００１２】
この公報によると、プラスチック基材上に下地層として金属酸化物層を真空蒸着法によって形成し、該下地層の上に、金属酸化物およびフッ素系樹脂からなるターゲットを用いて、スパッタリング法によって、金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層からなる被膜を形成している。
【００１３】
【特許文献１】
特開平４−２８３２６８号公報
【特許文献２】
特開平４−２３９６３３号公報
【特許文献３】
特開平３−１５３８５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１５】
従来の第一の方法は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の含フッ素樹脂粒子を含有した塗料を合成しなければならず、さらに塗装、乾燥、焼成処理を行わなければならず、工程が複雑となっていた。
【００１６】
第三の方法は分子量８０００〜１００００程度のポリテトラフルオロエチレンオリゴマーをメッキ液中に分散して、オリゴマーをメッキ膜に共析させて撥水性の金属複合体を形成する方法は、ポリテトラフルオロエチレンをメッキ液中に分散させなければならず、材料が限定されていた。
【００１７】
また、従来の第一、第二、第三の方法では、被膜はフッ素系樹脂の単一層で覆われるため、撥水性に優れるが、耐擦傷性が不十分であった。
【００１８】
そこで、耐擦傷性に優れた被膜を得るために、基材上に金属酸化物層を下地層とし、該金属酸化物上に金属酸化物およびフッ素樹脂の混合層を形成する方法があるが、下地層の上に、金属酸化物およびフッ素系樹脂からなるターゲットを用いて、スパッタリング法によって、金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層からなる被膜を形成する際、同じ投入電力でフッ素系樹脂と金属酸化物をスパッタリングするため、一般に金属酸化物に比較して大きな成膜速度を有するフッ素系樹脂のスパッタリングが選択的に行われるので、混合膜の組成の制御（被膜中の金属酸化物およびフッ素樹脂の含有量）が難しく、一定水準の撥水性と耐擦傷性を得ることは困難であった。
【００１９】
そこで、一定水準の撥水性と耐擦傷性のある被膜を容易に成膜する方法が求められていた。
【００２０】
本発明の目的は、材料の限定がなく、必要な表面のみにマスキング等の工程を経ず簡単な工程で撥水特性かつ耐久性に優れた、撥水性を有する膜で被覆された撥水性部材の製造方法を提供することにある。
【００２１】
更に本発明の目的は、撥インク性能の向上したオリフィスプレートを備えるインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記撥水性を有する物質の粒子は、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなることを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００２３】
また、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記撥水性を有する物質の粒子は、少なくともケイ素原子を含む樹脂からなることを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００２４】
また、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記基材へ吹き付けられる粒子は、複数種類の粒子から構成され、前記複数種類の粒子は、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００２５】
また、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記基材へ吹き付けられる粒子は、複数種類の粒子から構成され、前記複数種類の粒子は、少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００３８】
また、前記金属は、ニッケル、チタン、金、銀、銅のいずれかであること。
【００３９】
また、前記金属酸化物の金属は、アルミニウム、チタン、シリコンのいずれかであること。
【００４１】
以上のことをより好ましい態様として含むものである。
【００４２】
また本発明は、表面が撥インク性を有するオリフィスプレートを備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記オリフィスプレートを形成する工程が、ガスデポジション法により、撥インク性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥インク性を有する微粒子膜を形成する
工程を有し、
前記基材へ吹き付けられる粒子は、
（ａ）少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子、
（ｂ）少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子、
（ｃ）少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含む複数種類の粒子、
（ｄ）少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含む複数種類の粒子
の（ａ）から（ｄ）のうちのいずれかであることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
【００４３】
ここで、以上の本発明の好ましい態様に用いられるガスデポジション法について簡単に説明する。
【００４４】
ガスデポジション法には、エアロゾルの形成方法の違いにより、材料を蒸発させて粒子を生成した後エアロゾルを形成する蒸発方法と、材料が粒子である場合にその粒子からエアロゾルを形成するエアロゾル法がある。
【００４５】
図１にエアロゾル形成方法として蒸発法を適用した膜形成装置の模式図を示す。
【００４６】
図に示すように、蒸発法では粒子生成室（真空チャンバー）４内で材料を蒸発させ、この蒸発原子を粒子生成室４内に導入させた不活性ガスと衝突、急冷させ、蒸発原子同士を結合させ、粒子化するものである。この粒子生成室４内の蒸発源で生成される材料蒸気はアーク加熱電極６等の加熱機構により加熱されることにより生成される。なお、加熱するための機構（加熱方式）としては、アーク溶解、高周波誘導加熱、抵抗加熱、電子ビーム、通電加熱、プラズマジェット、レーザービーム加熱などが適用できる。また、１１は余分な粒子を排気する余分粒子排気機構である。
【００４７】
こうして形成された粒子のサイズは導入したガス量や種類によって変わるが、一般に数ｎｍ〜数μｍの平均粒子直径を持つが、０．５μｍ以下が好ましい。
【００４８】
さらに、このように粒子生成室４内で生成された粒子を粒子搬送管７を介してガスと共に粒子膜形成室３に導入し、粒子膜形成室３内で粒子搬送管７の先端に取り付けられたノズル２から粒子をガスと共に高速で噴射し、膜形成対象物である基板１に膜を形成するものである。膜形成時、基板１を加熱しておくと膜の密着性が向上する。また、成膜中または成膜後に膜を加熱し溶融させることによっても、膜の密着性を向上させることができる。
【００４９】
エアロゾル法では、粒子を入れた容器を加振してエアロゾル化し、このエアロゾルをヘリウムや窒素ガス等をキャリアガスとして搬送し、膜形成室に導き、搬送管の端部に接続されたノズルから高速に噴射させることにより描画し膜を形成する。
【００５０】
以上の方法で撥水性膜を形成した場合、撥水材等からなる微粒子は粒径を０．５μｍ以下としているため、微粒子が焼結、結合し撥水性部材膜の表面を微粒子で覆うことができる。
【００５１】
以上のように、ガスデポジション法を用いることにより、金属、酸化物、フッ素系樹脂などの撥水材料を粒子化またはエアロゾル化、搬送、噴射、成膜という工程により、撥水材料を直接被膜化でき、一定水準以上の撥水性と耐擦傷性のある被膜を容易に形成することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態および実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に特定な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本発明の実施の形態に係る超微粒子膜形成装置全体の基本的な構成は、上述の課題を解決する手段の項の中で説明した図１に示したものと同様であるので、その詳細な説明は省略し、本実施の形態あるいは実施例において特徴的な構成等のみについて詳しく説明する。
【００５３】
本発明の実施の形態に係る撥水性部材にあっては、撥水性部材表面は粒径が０．５μｍ以下である微粒子で形成されていることを特徴とする。
【００５４】
また本発明の実施の形態に係る撥水性部材の製造方法にあっては、微粒子をエアロゾル化し搬送気体と共に基板に吹き付けることにより薄膜を形成するガスデポジション法において、エアロゾル化させる材料に、少なくとも、Ｃ（炭素原子）及びＦ（フッ素原子）、またはＳｉ（ケイ素原子）、を含む樹脂からなる微粒子を用いる、または微粒子に、少なくとも、Ｃ及びＦ、またはＳｉ、を含む樹脂からなる微粒子、及び金属酸化物からなる微粒子を用いるものである。
【００５５】
以下に、撥水性部材について述べる。
【００５６】
ガスデポジション法を用いて撥水性部材を形成する際、微粒子生成室またはエアロゾル形成室で形成された微粒子の粒径が０．５μｍ以下であると膜形成室で基材上に撥水性膜を形成時、ノズルから噴射された粒子の基材への密着性がより良好なものとなる。
【００５７】
本実施の形態においては、微粒子の粒径は０．５μｍ以下としており、撥水性部材表面を形成している微粒子の粒径が０．５μｍ以下となる。
【００５８】
次に、撥水性部材の製造方法について以下に述べる。
【００５９】
エアロゾル化させる材料がＣ及びＦまたはＳｉを含む材料であって単一材料の場合、材料を微粒子化しエアロゾル化させる際、不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で微粒子を入れた容器を加振して微粒子をエアロゾル化させる。
【００６０】
ここで、微粒子生成室においてＣ及びＦまたはＳｉを含む材料を微粒子化させる方法として、不活性ガス雰囲気中で抵抗加熱、高周波誘導加熱、レーザー加熱等が挙げられるがいずれを用いても良い。
【００６１】
また、エアロゾル形成室で微粒子をエアロゾル化させる際、微粒子を入れた容器を加振、超音波を利用する等様々な方法が挙げられるがいずれを用いても良い。
【００６２】
以上の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾル化されたＣ及びＦまたはＳｉを含むエアロゾルをガス搬送し、搬送管を通じて膜形成室に導きノズルから高速噴射させ基材上を描画し、基材表面を撥水性膜で被覆することにより撥水性部材を形成するものである。
【００６３】
次に、撥水性部材の基材上に形成される撥水性膜を形成する材料が二種以上の物質で形成される場合について説明する。
【００６４】
撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料（以下、第一材料と称す）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる。または第一材料が予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル化させる。
【００６５】
撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料、または金属酸化物（以下、第二材料と称す）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または第二材料が予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル化させる。
【００６６】
これら第一材料と第二材料を含むエアロゾルをガス搬送する途中で、合流させ、第一材料と第二材料の混合エアロゾルを形成し、搬送管を通じて膜形成室に導きノズルから高速噴射させ、基材上を描画し、基材表面に撥水性膜を形成するものである。
【００６７】
これは第一材料、第二材料を別々の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾルを形成し搬送管途中で合流させ混層流を形成させるものである。
【００６８】
搬送管途中で第一材料、第二材料のエアロゾルを合流させる際、それぞれの流体の流量を調整するだけで任意の混合比の撥水性膜を形成できる。
【００６９】
さらに、膜厚方向に対し任意の混合比の分布を持った撥水性膜もこの流量を調整するのみで膜形成できる。
【００７０】
これを利用することにより基材との密着性をより上げることも可能となる。
【００７１】
撥水性膜を形成する材料が３種以上の場合も同様に別々の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾルを形成し、搬送管途中で合流させ混合気体を形成させればよい。
【００７２】
これらは搬送管途中で別々のエアロゾルを合流させ混合気体を形成する方法である。
【００７３】
他の方法として撥水性膜を形成する材料が二種以上の場合、同じ微粒子生成室で別々の材料を加熱等の手段により各々の微粒子を生成させ、微粒子生成室内で微粒子が分散した混合気体を形成、エアロゾル化する、または材料が予め微粒子である場合、エアロゾル形成室内で微粒子を混合させ、エアロゾル化し、これらのエアロゾルをガス搬送し、搬送管を通じて膜形成室に導きノズルから高速噴射させ、基材上を描画し、基材表面に撥水性膜を形成する方法も挙げられる。
【００７４】
さらに他の方法として撥水性膜を形成する材料が二種以上の場合、撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料（第一材料）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル状にする。
【００７５】
撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料、または金属酸化物（第二材料）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル化させる。
【００７６】
以上の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾル化された二種類のエアロゾルを別々の搬送管でガス搬送し、膜形成室に導き別々のノズルから高速噴射させ膜を形成する直前に材料を混合させ、撥水性膜を形成するものである。
【００７７】
また、以上述べた撥水性部材の製造方法を利用したより具体的な例として、インクジェットヘッドの製造方法について述べる。
【００７８】
まず、インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドにインク等の液体を供給し、インクジェットヘッドに設けられたピエゾ素子や電気熱変換素子等の吐出エネルギー発生素子を記録情報や画像情報に対応した駆動信号に基づいて駆動することによって液滴を吐出させることにより印字記録や画像形成等を行うものであり、低騒音、高速記録等の点で優れた記録装置として知られている。
【００７９】
ここで、上記インクジェットヘッドは、図８に例示するように、インク吐出手段（吐出エネルギー発生素子）が形成された素子基板１０２、素子基板１０２上に液流路１０６を区画形成するための液流路壁１０４、および液流路１０６に液体を供給する液室が形成され液流路１０６の上面を形成する天板１０５からなり、素子基板１０２と天板１０５を液流路壁１０４を介して接合して構成されるヘッド基板１０１と、液流路１０６に対応するインク吐出口１１１が形成されたオリフィスプレート１１０とを備え、オリフィスプレート１１０をヘッド基板１０１の液流路開口面が露出した面１０８に接着剤を介して接着して構成されている。また、オリフィスプレート１１０の表面は撥インク性を有しており、これにより、インク吐出時にインク吐出口１１０周辺にインク滴が溜まることが防止でき、吐出安定性が向上する。
【００８０】
ここで述べる上述の撥水性部材の製造方法を利用したインクジェットヘッドの製造方法とは、以上述べてきた撥水性部材の製造方法と同様の方法にて上記オリフィスプレートを製造することを特徴とするものである。
【００８１】
但し、上述の撥水性部材の製造方法における撥水性膜は、インクジェットヘッドの製造方法においては、撥インク性膜であることが必要であり、よって、用いられる粒子もまた、撥インク性を有する物質の粒子である。また、撥インク性を有する物質の粒子の場合、平均粒子直径は、より好ましくは１μｍ以下、上述の金属あるいは金属酸化物の粒子ではより好ましくは０．１μｍ以下である。
【００８２】
以上の点以外はインクジェットヘッドの製造方法においても、上述の撥水性部材の製造方法で述べた同様の態様が全て好ましく適用される。
【００８３】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００８４】
（第１の実施例）
図２を参照して、第１の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図２は本発明の第１の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【００８５】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が単一材料であって材料が微粒子化されていない場合について説明する。
【００８６】
はじめに、微粒子生成室４内のルツボ１２に材料５としてテトラフロロエチレン樹脂を満たし、誘導加熱電源８により２０ｋＷの高周波で加熱して、テトラフロロエチレン樹脂を溶解させルツボ１２内を満たした。
【００８７】
そして、さらに加熱を行い続け、テトラフロロエチレン樹脂を気化させ、粒径が３ｎｍ〜５００ｎｍのテトラフロロエチレンの超微粒子を生成させた。
【００８８】
この気化したテトラフロロエチレン樹脂の蒸気をＨｅのキャリアガスにのせてエアロゾル状にし、差圧で微粒子膜形成室３に運びテトラフロロエチレン樹脂からなる超微粒子膜を形成した。
【００８９】
微粒子搬送管７は固定されているので、基板１をスキャンすることでライン状の撥水性膜を形成した。なお、基板１の移動速度は０．１ｍｍ／ｓである。
【００９０】
こうして形成した膜の膜厚を接触式の膜厚計で測定したところ、５０μｍ程度であった。
【００９１】
なお、成膜条件は、ノズル径：φ１ｍｍ、基板：ガラス基板、基板加熱：なし、超微粒子生成室圧力：５００ｔｏｒｒ（６６５００Ｐａ）、Ｈｅガス流量：１０Ｌ／ｍｉｎ、膜形成室圧力：０．１ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）である。さらに、基板１上の超微粒子膜を３００℃で１０分間加熱することにより、超微粒子膜の密着性を向上させた。
【００９２】
（第２の実施例）
図３を参照して、第２の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図３は本発明の第２の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【００９３】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が単一材料であって材料が微粒子化されている場合について説明する。
【００９４】
はじめに、エアロゾル形成室９内の容器に、材料５として粒径が０．２μｍのテトラフロロエチレンからなる微粒子を満たし、この容器内にガス搬送管１０によりＨｅガスを導入し、微粒子をエアロゾル化させた。
【００９５】
このエアロゾル化させた微粒子をＨｅのキャリアガスにのせ、微粒子搬送管７により差圧で微粒子膜形成室３に搬送し、微粒子搬送管７先端に取り付けられているノズル２から高速噴射させることでテトラフロロエチレン樹脂からなる超微粒子膜を基板１上に形成した。
【００９６】
形成した膜をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）観察した結果を図４に示す。
【００９７】
図４より膜の表面は約０．２μｍの粒子が結合している様子が見られる。他は第１の実施例と同様である。
【００９８】
（第３の実施例）
図５を参照して、第３の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図５は本発明の第３の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【００９９】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が２種類であって材料が２種類とも微粒子化されており、さらに各微粒子を同一のエアロゾル形成室でエアロゾル化する場合について説明する。
【０１００】
はじめに、エアロゾル形成室９内の容器にテトラフロロエチレンからなる微粒子（材料５ａ）及びＡｌ２Ｏ３ からなる微粒子（材料５ｂ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０によりＨｅガスを導入し、テトラフロロエチレンの微粒子及びＡｌ２Ｏ３ の微粒子をエアロゾル化させ、混合させた。
【０１０１】
これらのエアロゾル化させた微粒子をＨｅのキャリアガスにのせ、微粒子搬送管７により差圧で微粒子膜形成室３に搬送し、微粒子搬送管７先端に取り付けられているノズル２から高速噴射させ、テトラフロロエチレンとＡｌ２Ｏ３ からなる超微粒子膜を基板１上に形成した。他は第１の実施例と同様である。
【０１０２】
（第４の実施例）
図６を参照して、第４の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図６は本発明の第４の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【０１０３】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が２種類であってその内１種類の材料が微粒子化されており、別のチャンバーでエアロゾル化し、別々のノズルから基板上の同一個所に噴射する場合について説明する。
【０１０４】
はじめに、エアロゾル形成室９内の容器にテトラフロロエチレンからなる微粒子（材料５ａ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０によりＨｅガスを導入し、テトラフロロエチレンの微粒子をエアロゾル化させた。
【０１０５】
また、微粒子生成室４内のルツボ１２にＮｉ（材料５ｂ）を満たし、誘導加熱電源８により２５ｋＷの高周波で加熱して、Ｎｉを溶解させルツボ１２内を満たした。
【０１０６】
そして、さらに加熱を行い続け、Ｎｉを気化させた。このＮｉの蒸気をＨｅのキャリアガスにのせてエアロゾル状にした。
【０１０７】
これら二種類（テトラフロロエチレン、Ｎｉ）のエアロゾルを別々の微粒子搬送管７でガス搬送し微粒子膜形成室３に導き別々のノズル２から高速噴射させ、テトラフルオロエチレンとＮｉからなる超微粒子膜を基板上に形成した。他は第１の実施例と同様である。
【０１０８】
（第５の実施例）
図７を参照して、第５の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図７は本発明の第５の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【０１０９】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が２種類であって材料が微粒子化されており、別のチャンバーでエアロゾル化し、搬送管途中で合流させ、ノズルから基板に噴射する場合について説明する。
【０１１０】
はじめに、エアロゾル形成室９ａ内の容器にＳｉ樹脂からなる微粒子（材料５ａ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０ａによりＨｅガスを導入し、Ｓｉ樹脂の微粒子をエアロゾル化させた。
【０１１１】
また、別のエアロゾル形成室９ｂ内の容器にＡｌ２Ｏ３ からなる微粒子（材料５ｂ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０ｂによりＨｅガスを導入し、Ａｌ２Ｏ３ の微粒子をエアロゾル化させた。
【０１１２】
これら二種類のエアロゾルを別々の搬送管７ａ，７ｂでガス搬送するが、搬送管の途中で合流させ混層流を形成した。
【０１１３】
この混相流を微粒子膜形成室３に導きノズル２から高速噴射させ、Ｓｉ樹脂とＡｌ２Ｏ３ からなる超微粒子膜を基板１上に形成した。他は第１の実施例と同様である。
【０１１４】
（第６の実施例）
厚さ７５μｍのニッケルプレートに直径３０μｍのノズル孔を開け、ノズル孔ピッチを１００μｍとしたものをオリフィスプレートの基材として用いた。
【０１１５】
オリフィスプレートの基材としては、金属材料以外に、ガラスや樹脂を用いても良い。
【０１１６】
このニッケルプレートをアセトンに浸漬して、５分間超音波洗浄を行った。
【０１１７】
洗浄・乾燥後のニッケルプレート基板２１を図９に示すガスデポジション装置の膜形成室２３の描画ステージ上に設置した。
【０１１８】
撥インク材料の微粒子として、ダイキン工業社製ＰＴＦＥ（商品名：ルブロンＬ５−Ｆ）を用い、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により粒径を観察したところ、約０．２μｍであった。これを容器（エアロゾル形成室２８）に入れ加振してエアロゾル化した。
【０１１９】
表１に示す条件において、超微粒子を搬送し、搬送管２７先端に取り付けられた直径１ｍｍのノズル２２からＰＴＦＥ微粒子を噴射してニッケルプレート２１上に成膜した。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
成膜後、基板を３５０℃で１時間、雰囲気炉により熱処理を行った。
【０１２２】
このようにして作製したオリフィスプレートの外表面の水に対する接触角を測定したところ、１１９°であった。耐久性を評価するためにこすり試験を行った。こすり試験はオリフィスプレート上にプリンター用インク又は水を滴下し、旭化成社製、ベンコットを用い、こすり回数を３０００回とした。試験後、接触角を測定したところ、１１０°であった。なお、符号２９は、容器（エアロゾル形成室２８）内にＨｅガスを導入するガス搬送管である。
【０１２３】
（第７の実施例）
実施例６と同様にニッケルのオリフィスプレート基材を用いた。
【０１２４】
このニッケルプレートをアセトンに浸漬して、５分間超音波洗浄を行った。
【０１２５】
洗浄・乾燥後のニッケルプレートを図９に示すガスデポジション装置の描画ステージ上に設置した。超微粒子の発生室としては、金属用のものと撥インク材料用の２室を設けた。金属微粒子の発生室２４としては、ニッケル材料２５をアーク加熱手段２６を用いアーク放電により加熱し、ニッケルの超微粒子を作製した。この時作製されたニッケルの超微粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、粒径が約５０ｎｍであった。また、このニッケルの微粒子をヘリウムガスでエアロゾル化した。ニッケルの超微粒子作製においては、高周波誘導加熱、抵抗加熱を用いてもよい。金属微粒子としては、他にチタン、金、銀、銅を用いても良い。
【０１２６】
撥インク材料としては、ダイキン工業社製ＰＴＦＥ（商品名：ルブロンＬ５−Ｆ）を用い、これを容器（エアロゾル形成室２８）に入れ、加振してエアロゾル化した。
【０１２７】
表２に示す条件において、超微粒子を搬送し、搬送管２７先端に取り付けられた直径１ｍｍのノズル２２からニッケル超微粒子とＰＴＦＥ微粒子の混合したものをニッケルプレート２１上に成膜した。
【０１２８】
【表２】
【０１２９】
成膜後、基板を３３０℃で１時間、雰囲気炉により熱処理を行った。
【０１３０】
このようにして作製したオリフィスプレートの外表面の水に対する接触角を測定したところ、１１５°であった。耐久性を評価するために実施例６と同様のこすり試験を行った。試験後、接触角を測定したところ、１０８°であった。
【０１３１】
なお、符号３０は余分な粒子を排気する余分粒子排気機構である。
【０１３２】
（第８の実施例）
第６の実施例と同様にニッケルのオリフィスプレート基材を用いた。
【０１３３】
このニッケルプレートをアセトンに浸漬して、５分間超音波洗浄を行った。
【０１３４】
洗浄・乾燥後のニッケルプレートを図９に示すガスデポジション装置の描画ステージ上に設置した。超微粒子の発生室としては、金属酸化物用のものと撥インク材料用の２室を設けた。
【０１３５】
金属酸化物微粒子として、アルミナを用いて、これを容器（エアロゾル形成室２８）に入れ加振してエアロゾル化した。金属酸化物微粒子としては、金属として他にチタンやシリコンの酸化物を用いても良い。
【０１３６】
撥インク材料としては、ダイキン工業社製ＰＴＦＥ（商品名：ルブロンＬ５−Ｆ）を用い、これを容器（エアロゾル形成室（不図示だが２８と同様））に入れ、加振してエアロゾル化した。
【０１３７】
これらの超微粒子をヘリウムをキャリアガスとして搬送し、搬送管２７先端に取り付けられた直径１ｍｍのノズル２２からアルミナ超微粒子とＰＴＦＥ微粒子の混合したものをニッケルプレート２１上に成膜した。
【０１３８】
成膜後、基板を３３０℃で１時間、雰囲気炉により熱処理を行った。
【０１３９】
このようにして作製したオリフィスプレートの外表面の水に対する接触角を測定したところ、１１８°であった。耐久性を評価するために実施例６と同様のこすり試験を行った。試験後、接触角を測定したところ、１１１°であった。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、産業機器、電子機器等の各種製品に用いられる、撥水性、耐候性や防汚性等の特性が付与された撥水性部材において、ガスデポジション法により基材上に撥水性膜を形成することで、材料の限定がなく、必要な表面のみにマスキング等の工程を経ず簡単な工程で撥水特性かつ耐久性にすぐれた撥水膜を均一に形成することができる。
【０１４１】
また、以上説明したように本発明によれば、インクジェットヘッドのオリフィスプレートにおいて、ガスデポジション法により撥インク層を形成することで、高い撥インク性能と高耐久性が得られ、高精度かつ安定した吐出が可能となる。
【０１４２】
ガスデポジション法により作製したインクジェットヘッドのオリフィスプレートにおいては、今後要求される印字速度の高速化や吐出安定化、高耐久化に関して、十分な性能を発揮するものであり、写真や画像の高速印字や産業用途への展開が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスデポジション法による微粒子膜形成装置の模式図である。
【図２】第１の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【図３】第２の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【図４】第２の実施例における撥水性膜表面のＡＦＭ観察結果を示す図である。
【図５】第３の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【図６】第４の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【図７】第５の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【図８】インクジェットヘッドの構成を説明する概略図である。
【図９】第６〜８の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ノズル
３ 微粒子膜形成室
４ 微粒子生成室
５，５ａ，５ｂ 材料
６ アーク加熱電源
７，７ａ，７ｂ 微粒子搬送管
８ 誘導加熱電源
９，９ａ，９ｂ エアロゾル形成室
１０，１０ａ，１０ｂ ガス搬送管
１１ 余分粒子排気機構
１２ ルツボ
２１ ニッケルプレート
２２ ノズル
２３ 膜形成室
２４ 金属微粒子の発生室
２５ 材料
２６ アーク加熱手段
２７ 搬送管
２８ エアロゾル形成室
２９ ガス搬送管
３０ 余分粒子排気機構
１０１ ヘッド基板
１０２ 素子基板
１０４ 液流路壁
１０５ 天板
１０６ 液流路
１０８ 面
１１０ オリフィスプレート
１１１ インク吐出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、セラミックス、プラスチック或いは金属等の基材表面が前記撥水性を有する膜にて被覆された撥水性部材の製造方法、更には、インクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撥水性、耐候性や防汚性等の特性を付与するために各種の撥水剤、撥水方法が開発され、産業機器、電子機器等の各種製品に用いられている。
【０００３】
このような表面特性を持たせるために、従来では、以下の三つの方法が用いられてきた。
【０００４】
第一の方法は、ガラス、プラスチック、金属等の基材表面をブラストやエッチング等により粗面化しさらにプライマー等で処理した後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の含フッ素樹脂粒子を含有した塗料を塗装し、乾燥後３５０〜４００℃で焼成処理を行い、基材表面に含フッ素樹脂を塗装する方法である。
【０００５】
第二の方法は、ガラス、プラスチック、金属等の基材上にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂を真空蒸着法、スパッタリング法などにより、基材上に形成する方法である。
【０００６】
第三の方法は、例えば、特許文献１に開示されているように、分子量８０００〜１００００程度のポリテトラフルオロエチレンオリゴマーをメッキ液中に分散して、オリゴマーをメッキ膜に共析させて撥水性の金属複合体を形成する方法である。
【０００７】
これらは基材上に撥水性の高い物質を成膜し、撥水性等の表面特性を付与する方法であるが、撥水性は形成材質の撥水持性のみならず表面状態によっても大きく影響することが知られている。
【０００８】
そこで、より高い撥水性を求めて撥水面表面に存在する微小突起によって実際の表面積を見かけの表面積より大きくして水との見かけの接触角を大きくする試みがなされている。
【０００９】
例えば、特許文献２には、微粒子及びシリケートグラスが混合された凹凸を有する層とフロロカーボン基及びシロキサン基を含むポリマー膜層をシロキサン結合によって化学結合させて、表面が凹凸の撥水性の膜を形成する方法が開示されている。
【００１０】
しかし、フッ素系樹脂の被膜は撥水性に優れるが、耐擦傷性が不十分であり、ハードコート被膜として利用することはできない。
【００１１】
そこで、耐擦傷性を備えた撥水性被膜として、例えば特許文献３には、プラスチック基材上に金属酸化物を下地層とし、該金属酸化物上に金属酸化物およびフッ素樹脂の混合層が形成された被膜が開示されている。
【００１２】
この公報によると、プラスチック基材上に下地層として金属酸化物層を真空蒸着法によって形成し、該下地層の上に、金属酸化物およびフッ素系樹脂からなるターゲットを用いて、スパッタリング法によって、金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層からなる被膜を形成している。
【００１３】
【特許文献１】
特開平４−２８３２６８号公報
【特許文献２】
特開平４−２３９６３３号公報
【特許文献３】
特開平３−１５３８５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１５】
従来の第一の方法は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の含フッ素樹脂粒子を含有した塗料を合成しなければならず、さらに塗装、乾燥、焼成処理を行わなければならず、工程が複雑となっていた。
【００１６】
第三の方法は分子量８０００〜１００００程度のポリテトラフルオロエチレンオリゴマーをメッキ液中に分散して、オリゴマーをメッキ膜に共析させて撥水性の金属複合体を形成する方法は、ポリテトラフルオロエチレンをメッキ液中に分散させなければならず、材料が限定されていた。
【００１７】
また、従来の第一、第二、第三の方法では、被膜はフッ素系樹脂の単一層で覆われるため、撥水性に優れるが、耐擦傷性が不十分であった。
【００１８】
そこで、耐擦傷性に優れた被膜を得るために、基材上に金属酸化物層を下地層とし、該金属酸化物上に金属酸化物およびフッ素樹脂の混合層を形成する方法があるが、下地層の上に、金属酸化物およびフッ素系樹脂からなるターゲットを用いて、スパッタリング法によって、金属酸化物およびフッ素系樹脂の混合層からなる被膜を形成する際、同じ投入電力でフッ素系樹脂と金属酸化物をスパッタリングするため、一般に金属酸化物に比較して大きな成膜速度を有するフッ素系樹脂のスパッタリングが選択的に行われるので、混合膜の組成の制御（被膜中の金属酸化物およびフッ素樹脂の含有量）が難しく、一定水準の撥水性と耐擦傷性を得ることは困難であった。
【００１９】
そこで、一定水準の撥水性と耐擦傷性のある被膜を容易に成膜する方法が求められていた。
【００２０】
本発明の目的は、材料の限定がなく、必要な表面のみにマスキング等の工程を経ず簡単な工程で撥水特性かつ耐久性に優れた、撥水性を有する膜で被覆された撥水性部材の製造方法を提供することにある。
【００２１】
更に本発明の目的は、撥インク性能の向上したオリフィスプレートを備えるインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記撥水性を有する物質の粒子は、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなることを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００２３】
また、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記撥水性を有する物質の粒子は、少なくともケイ素原子を含む樹脂からなることを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００２４】
また、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記基材へ吹き付けられる粒子は、複数種類の粒子から構成され、前記複数種類の粒子は、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００２５】
また、本発明は、基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、前記基材へ吹き付けられる粒子は、複数種類の粒子から構成され、前記複数種類の粒子は、少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【００３８】
また、前記金属は、ニッケル、チタン、金、銀、銅のいずれかであること。
【００３９】
また、前記金属酸化物の金属は、アルミニウム、チタン、シリコンのいずれかであること。
【００４１】
以上のことをより好ましい態様として含むものである。
【００４２】
また本発明は、表面が撥インク性を有するオリフィスプレートを備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記オリフィスプレートを形成する工程が、ガスデポジション法により、撥インク性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥インク性を有する微粒子膜を形成する
工程を有し、
前記基材へ吹き付けられる粒子は、
（ａ）少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子、
（ｂ）少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子、
（ｃ）少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含む複数種類の粒子、
（ｄ）少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含む複数種類の粒子
の（ａ）から（ｄ）のうちのいずれかであることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
【００４３】
ここで、以上の本発明の好ましい態様に用いられるガスデポジション法について簡単に説明する。
【００４４】
ガスデポジション法には、エアロゾルの形成方法の違いにより、材料を蒸発させて粒子を生成した後エアロゾルを形成する蒸発方法と、材料が粒子である場合にその粒子からエアロゾルを形成するエアロゾル法がある。
【００４５】
図１にエアロゾル形成方法として蒸発法を適用した膜形成装置の模式図を示す。
【００４６】
図に示すように、蒸発法では粒子生成室（真空チャンバー）４内で材料を蒸発させ、この蒸発原子を粒子生成室４内に導入させた不活性ガスと衝突、急冷させ、蒸発原子同士を結合させ、粒子化するものである。この粒子生成室４内の蒸発源で生成される材料蒸気はアーク加熱電極６等の加熱機構により加熱されることにより生成される。なお、加熱するための機構（加熱方式）としては、アーク溶解、高周波誘導加熱、抵抗加熱、電子ビーム、通電加熱、プラズマジェット、レーザービーム加熱などが適用できる。また、１１は余分な粒子を排気する余分粒子排気機構である。
【００４７】
こうして形成された粒子のサイズは導入したガス量や種類によって変わるが、一般に数ｎｍ〜数μｍの平均粒子直径を持つが、０．５μｍ以下が好ましい。
【００４８】
さらに、このように粒子生成室４内で生成された粒子を粒子搬送管７を介してガスと共に粒子膜形成室３に導入し、粒子膜形成室３内で粒子搬送管７の先端に取り付けられたノズル２から粒子をガスと共に高速で噴射し、膜形成対象物である基板１に膜を形成するものである。膜形成時、基板１を加熱しておくと膜の密着性が向上する。また、成膜中または成膜後に膜を加熱し溶融させることによっても、膜の密着性を向上させることができる。
【００４９】
エアロゾル法では、粒子を入れた容器を加振してエアロゾル化し、このエアロゾルをヘリウムや窒素ガス等をキャリアガスとして搬送し、膜形成室に導き、搬送管の端部に接続されたノズルから高速に噴射させることにより描画し膜を形成する。
【００５０】
以上の方法で撥水性膜を形成した場合、撥水材等からなる微粒子は粒径を０．５μｍ以下としているため、微粒子が焼結、結合し撥水性部材膜の表面を微粒子で覆うことができる。
【００５１】
以上のように、ガスデポジション法を用いることにより、金属、酸化物、フッ素系樹脂などの撥水材料を粒子化またはエアロゾル化、搬送、噴射、成膜という工程により、撥水材料を直接被膜化でき、一定水準以上の撥水性と耐擦傷性のある被膜を容易に形成することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態および実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に特定な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本発明の実施の形態に係る超微粒子膜形成装置全体の基本的な構成は、上述の課題を解決する手段の項の中で説明した図１に示したものと同様であるので、その詳細な説明は省略し、本実施の形態あるいは実施例において特徴的な構成等のみについて詳しく説明する。
【００５３】
本発明の実施の形態に係る撥水性部材にあっては、撥水性部材表面は粒径が０．５μｍ以下である微粒子で形成されていることを特徴とする。
【００５４】
また本発明の実施の形態に係る撥水性部材の製造方法にあっては、微粒子をエアロゾル化し搬送気体と共に基板に吹き付けることにより薄膜を形成するガスデポジション法において、エアロゾル化させる材料に、少なくとも、Ｃ（炭素原子）及びＦ（フッ素原子）、またはＳｉ（ケイ素原子）、を含む樹脂からなる微粒子を用いる、または微粒子に、少なくとも、Ｃ及びＦ、またはＳｉ、を含む樹脂からなる微粒子、及び金属酸化物からなる微粒子を用いるものである。
【００５５】
以下に、撥水性部材について述べる。
【００５６】
ガスデポジション法を用いて撥水性部材を形成する際、微粒子生成室またはエアロゾル形成室で形成された微粒子の粒径が０．５μｍ以下であると膜形成室で基材上に撥水性膜を形成時、ノズルから噴射された粒子の基材への密着性がより良好なものとなる。
【００５７】
本実施の形態においては、微粒子の粒径は０．５μｍ以下としており、撥水性部材表面を形成している微粒子の粒径が０．５μｍ以下となる。
【００５８】
次に、撥水性部材の製造方法について以下に述べる。
【００５９】
エアロゾル化させる材料がＣ及びＦまたはＳｉを含む材料であって単一材料の場合、材料を微粒子化しエアロゾル化させる際、不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で微粒子を入れた容器を加振して微粒子をエアロゾル化させる。
【００６０】
ここで、微粒子生成室においてＣ及びＦまたはＳｉを含む材料を微粒子化させる方法として、不活性ガス雰囲気中で抵抗加熱、高周波誘導加熱、レーザー加熱等が挙げられるがいずれを用いても良い。
【００６１】
また、エアロゾル形成室で微粒子をエアロゾル化させる際、微粒子を入れた容器を加振、超音波を利用する等様々な方法が挙げられるがいずれを用いても良い。
【００６２】
以上の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾル化されたＣ及びＦまたはＳｉを含むエアロゾルをガス搬送し、搬送管を通じて膜形成室に導きノズルから高速噴射させ基材上を描画し、基材表面を撥水性膜で被覆することにより撥水性部材を形成するものである。
【００６３】
次に、撥水性部材の基材上に形成される撥水性膜を形成する材料が二種以上の物質で形成される場合について説明する。
【００６４】
撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料（以下、第一材料と称す）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる。または第一材料が予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル化させる。
【００６５】
撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料、または金属酸化物（以下、第二材料と称す）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または第二材料が予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル化させる。
【００６６】
これら第一材料と第二材料を含むエアロゾルをガス搬送する途中で、合流させ、第一材料と第二材料の混合エアロゾルを形成し、搬送管を通じて膜形成室に導きノズルから高速噴射させ、基材上を描画し、基材表面に撥水性膜を形成するものである。
【００６７】
これは第一材料、第二材料を別々の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾルを形成し搬送管途中で合流させ混層流を形成させるものである。
【００６８】
搬送管途中で第一材料、第二材料のエアロゾルを合流させる際、それぞれの流体の流量を調整するだけで任意の混合比の撥水性膜を形成できる。
【００６９】
さらに、膜厚方向に対し任意の混合比の分布を持った撥水性膜もこの流量を調整するのみで膜形成できる。
【００７０】
これを利用することにより基材との密着性をより上げることも可能となる。
【００７１】
撥水性膜を形成する材料が３種以上の場合も同様に別々の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾルを形成し、搬送管途中で合流させ混合気体を形成させればよい。
【００７２】
これらは搬送管途中で別々のエアロゾルを合流させ混合気体を形成する方法である。
【００７３】
他の方法として撥水性膜を形成する材料が二種以上の場合、同じ微粒子生成室で別々の材料を加熱等の手段により各々の微粒子を生成させ、微粒子生成室内で微粒子が分散した混合気体を形成、エアロゾル化する、または材料が予め微粒子である場合、エアロゾル形成室内で微粒子を混合させ、エアロゾル化し、これらのエアロゾルをガス搬送し、搬送管を通じて膜形成室に導きノズルから高速噴射させ、基材上を描画し、基材表面に撥水性膜を形成する方法も挙げられる。
【００７４】
さらに他の方法として撥水性膜を形成する材料が二種以上の場合、撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料（第一材料）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル状にする。
【００７５】
撥水性膜を形成するＣ及びＦまたはＳｉを含む材料、または金属酸化物（第二材料）をエアロゾル化させる際、微粒子化する場合は不活性ガスが充填された微粒子生成室において該材料を微粒子化させ、エアロゾル化させる、または予め微粒子の場合、エアロゾル形成室で充填された微粒子をエアロゾル化させる。
【００７６】
以上の微粒子生成室またはエアロゾル形成室でエアロゾル化された二種類のエアロゾルを別々の搬送管でガス搬送し、膜形成室に導き別々のノズルから高速噴射させ膜を形成する直前に材料を混合させ、撥水性膜を形成するものである。
【００７７】
また、以上述べた撥水性部材の製造方法を利用したより具体的な例として、インクジェットヘッドの製造方法について述べる。
【００７８】
まず、インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドにインク等の液体を供給し、インクジェットヘッドに設けられたピエゾ素子や電気熱変換素子等の吐出エネルギー発生素子を記録情報や画像情報に対応した駆動信号に基づいて駆動することによって液滴を吐出させることにより印字記録や画像形成等を行うものであり、低騒音、高速記録等の点で優れた記録装置として知られている。
【００７９】
ここで、上記インクジェットヘッドは、図８に例示するように、インク吐出手段（吐出エネルギー発生素子）が形成された素子基板１０２、素子基板１０２上に液流路１０６を区画形成するための液流路壁１０４、および液流路１０６に液体を供給する液室が形成され液流路１０６の上面を形成する天板１０５からなり、素子基板１０２と天板１０５を液流路壁１０４を介して接合して構成されるヘッド基板１０１と、液流路１０６に対応するインク吐出口１１１が形成されたオリフィスプレート１１０とを備え、オリフィスプレート１１０をヘッド基板１０１の液流路開口面が露出した面１０８に接着剤を介して接着して構成されている。また、オリフィスプレート１１０の表面は撥インク性を有しており、これにより、インク吐出時にインク吐出口１１０周辺にインク滴が溜まることが防止でき、吐出安定性が向上する。
【００８０】
ここで述べる上述の撥水性部材の製造方法を利用したインクジェットヘッドの製造方法とは、以上述べてきた撥水性部材の製造方法と同様の方法にて上記オリフィスプレートを製造することを特徴とするものである。
【００８１】
但し、上述の撥水性部材の製造方法における撥水性膜は、インクジェットヘッドの製造方法においては、撥インク性膜であることが必要であり、よって、用いられる粒子もまた、撥インク性を有する物質の粒子である。また、撥インク性を有する物質の粒子の場合、平均粒子直径は、より好ましくは１μｍ以下、上述の金属あるいは金属酸化物の粒子ではより好ましくは０．１μｍ以下である。
【００８２】
以上の点以外はインクジェットヘッドの製造方法においても、上述の撥水性部材の製造方法で述べた同様の態様が全て好ましく適用される。
【００８３】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００８４】
（第１の実施例）
図２を参照して、第１の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図２は本発明の第１の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【００８５】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が単一材料であって材料が微粒子化されていない場合について説明する。
【００８６】
はじめに、微粒子生成室４内のルツボ１２に材料５としてテトラフロロエチレン樹脂を満たし、誘導加熱電源８により２０ｋＷの高周波で加熱して、テトラフロロエチレン樹脂を溶解させルツボ１２内を満たした。
【００８７】
そして、さらに加熱を行い続け、テトラフロロエチレン樹脂を気化させ、粒径が３ｎｍ〜５００ｎｍのテトラフロロエチレンの超微粒子を生成させた。
【００８８】
この気化したテトラフロロエチレン樹脂の蒸気をＨｅのキャリアガスにのせてエアロゾル状にし、差圧で微粒子膜形成室３に運びテトラフロロエチレン樹脂からなる超微粒子膜を形成した。
【００８９】
微粒子搬送管７は固定されているので、基板１をスキャンすることでライン状の撥水性膜を形成した。なお、基板１の移動速度は０．１ｍｍ／ｓである。
【００９０】
こうして形成した膜の膜厚を接触式の膜厚計で測定したところ、５０μｍ程度であった。
【００９１】
なお、成膜条件は、ノズル径：φ１ｍｍ、基板：ガラス基板、基板加熱：なし、超微粒子生成室圧力：５００ｔｏｒｒ（６６５００Ｐａ）、Ｈｅガス流量：１０Ｌ／ｍｉｎ、膜形成室圧力：０．１ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）である。さらに、基板１上の超微粒子膜を３００℃で１０分間加熱することにより、超微粒子膜の密着性を向上させた。
【００９２】
（第２の実施例）
図３を参照して、第２の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図３は本発明の第２の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【００９３】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が単一材料であって材料が微粒子化されている場合について説明する。
【００９４】
はじめに、エアロゾル形成室９内の容器に、材料５として粒径が０．２μｍのテトラフロロエチレンからなる微粒子を満たし、この容器内にガス搬送管１０によりＨｅガスを導入し、微粒子をエアロゾル化させた。
【００９５】
このエアロゾル化させた微粒子をＨｅのキャリアガスにのせ、微粒子搬送管７により差圧で微粒子膜形成室３に搬送し、微粒子搬送管７先端に取り付けられているノズル２から高速噴射させることでテトラフロロエチレン樹脂からなる超微粒子膜を基板１上に形成した。
【００９６】
形成した膜をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）観察した結果を図４に示す。
【００９７】
図４より膜の表面は約０．２μｍの粒子が結合している様子が見られる。他は第１の実施例と同様である。
【００９８】
（第３の実施例）
図５を参照して、第３の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図５は本発明の第３の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【００９９】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が２種類であって材料が２種類とも微粒子化されており、さらに各微粒子を同一のエアロゾル形成室でエアロゾル化する場合について説明する。
【０１００】
はじめに、エアロゾル形成室９内の容器にテトラフロロエチレンからなる微粒子（材料５ａ）及びＡｌ２Ｏ３ からなる微粒子（材料５ｂ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０によりＨｅガスを導入し、テトラフロロエチレンの微粒子及びＡｌ２Ｏ３ の微粒子をエアロゾル化させ、混合させた。
【０１０１】
これらのエアロゾル化させた微粒子をＨｅのキャリアガスにのせ、微粒子搬送管７により差圧で微粒子膜形成室３に搬送し、微粒子搬送管７先端に取り付けられているノズル２から高速噴射させ、テトラフロロエチレンとＡｌ２Ｏ３ からなる超微粒子膜を基板１上に形成した。他は第１の実施例と同様である。
【０１０２】
（第４の実施例）
図６を参照して、第４の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図６は本発明の第４の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【０１０３】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が２種類であってその内１種類の材料が微粒子化されており、別のチャンバーでエアロゾル化し、別々のノズルから基板上の同一個所に噴射する場合について説明する。
【０１０４】
はじめに、エアロゾル形成室９内の容器にテトラフロロエチレンからなる微粒子（材料５ａ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０によりＨｅガスを導入し、テトラフロロエチレンの微粒子をエアロゾル化させた。
【０１０５】
また、微粒子生成室４内のルツボ１２にＮｉ（材料５ｂ）を満たし、誘導加熱電源８により２５ｋＷの高周波で加熱して、Ｎｉを溶解させルツボ１２内を満たした。
【０１０６】
そして、さらに加熱を行い続け、Ｎｉを気化させた。このＮｉの蒸気をＨｅのキャリアガスにのせてエアロゾル状にした。
【０１０７】
これら二種類（テトラフロロエチレン、Ｎｉ）のエアロゾルを別々の微粒子搬送管７でガス搬送し微粒子膜形成室３に導き別々のノズル２から高速噴射させ、テトラフルオロエチレンとＮｉからなる超微粒子膜を基板上に形成した。他は第１の実施例と同様である。
【０１０８】
（第５の実施例）
図７を参照して、第５の実施例に係る微粒子膜形成方法及び微粒子膜形成装置について説明する。図７は本発明の第５の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【０１０９】
本実施例では、撥水性膜を形成する材料が２種類であって材料が微粒子化されており、別のチャンバーでエアロゾル化し、搬送管途中で合流させ、ノズルから基板に噴射する場合について説明する。
【０１１０】
はじめに、エアロゾル形成室９ａ内の容器にＳｉ樹脂からなる微粒子（材料５ａ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０ａによりＨｅガスを導入し、Ｓｉ樹脂の微粒子をエアロゾル化させた。
【０１１１】
また、別のエアロゾル形成室９ｂ内の容器にＡｌ２Ｏ３ からなる微粒子（材料５ｂ）を満たし、この容器内にガス搬送管１０ｂによりＨｅガスを導入し、Ａｌ２Ｏ３ の微粒子をエアロゾル化させた。
【０１１２】
これら二種類のエアロゾルを別々の搬送管７ａ，７ｂでガス搬送するが、搬送管の途中で合流させ混層流を形成した。
【０１１３】
この混相流を微粒子膜形成室３に導きノズル２から高速噴射させ、Ｓｉ樹脂とＡｌ２Ｏ３ からなる超微粒子膜を基板１上に形成した。他は第１の実施例と同様である。
【０１１４】
（第６の実施例）
厚さ７５μｍのニッケルプレートに直径３０μｍのノズル孔を開け、ノズル孔ピッチを１００μｍとしたものをオリフィスプレートの基材として用いた。
【０１１５】
オリフィスプレートの基材としては、金属材料以外に、ガラスや樹脂を用いても良い。
【０１１６】
このニッケルプレートをアセトンに浸漬して、５分間超音波洗浄を行った。
【０１１７】
洗浄・乾燥後のニッケルプレート基板２１を図９に示すガスデポジション装置の膜形成室２３の描画ステージ上に設置した。
【０１１８】
撥インク材料の微粒子として、ダイキン工業社製ＰＴＦＥ（商品名：ルブロンＬ５−Ｆ）を用い、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により粒径を観察したところ、約０．２μｍであった。これを容器（エアロゾル形成室２８）に入れ加振してエアロゾル化した。
【０１１９】
表１に示す条件において、超微粒子を搬送し、搬送管２７先端に取り付けられた直径１ｍｍのノズル２２からＰＴＦＥ微粒子を噴射してニッケルプレート２１上に成膜した。
【０１２０】
【表１】
成膜後、基板を３５０℃で１時間、雰囲気炉により熱処理を行った。
【０１２２】
このようにして作製したオリフィスプレートの外表面の水に対する接触角を測定したところ、１１９°であった。耐久性を評価するためにこすり試験を行った。こすり試験はオリフィスプレート上にプリンター用インク又は水を滴下し、旭化成社製、ベンコットを用い、こすり回数を３０００回とした。試験後、接触角を測定したところ、１１０°であった。なお、符号２９は、容器（エアロゾル形成室２８）内にＨｅガスを導入するガス搬送管である。
【０１２３】
（第７の実施例）
実施例６と同様にニッケルのオリフィスプレート基材を用いた。
【０１２４】
このニッケルプレートをアセトンに浸漬して、５分間超音波洗浄を行った。
【０１２５】
洗浄・乾燥後のニッケルプレートを図９に示すガスデポジション装置の描画ステージ上に設置した。超微粒子の発生室としては、金属用のものと撥インク材料用の２室を設けた。金属微粒子の発生室２４としては、ニッケル材料２５をアーク加熱手段２６を用いアーク放電により加熱し、ニッケルの超微粒子を作製した。この時作製されたニッケルの超微粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察したところ、粒径が約５０ｎｍであった。また、このニッケルの微粒子をヘリウムガスでエアロゾル化した。ニッケルの超微粒子作製においては、高周波誘導加熱、抵抗加熱を用いてもよい。金属微粒子としては、他にチタン、金、銀、銅を用いても良い。
【０１２６】
撥インク材料としては、ダイキン工業社製ＰＴＦＥ（商品名：ルブロンＬ５−Ｆ）を用い、これを容器（エアロゾル形成室２８）に入れ、加振してエアロゾル化した。
【０１２７】
表２に示す条件において、超微粒子を搬送し、搬送管２７先端に取り付けられた直径１ｍｍのノズル２２からニッケル超微粒子とＰＴＦＥ微粒子の混合したものをニッケルプレート２１上に成膜した。
【０１２８】
【表２】
成膜後、基板を３３０℃で１時間、雰囲気炉により熱処理を行った。
【０１３０】
このようにして作製したオリフィスプレートの外表面の水に対する接触角を測定したところ、１１５°であった。耐久性を評価するために実施例６と同様のこすり試験を行った。試験後、接触角を測定したところ、１０８°であった。
【０１３１】
なお、符号３０は余分な粒子を排気する余分粒子排気機構である。
【０１３２】
（第８の実施例）
第６の実施例と同様にニッケルのオリフィスプレート基材を用いた。
【０１３３】
このニッケルプレートをアセトンに浸漬して、５分間超音波洗浄を行った。
【０１３４】
洗浄・乾燥後のニッケルプレートを図９に示すガスデポジション装置の描画ステージ上に設置した。超微粒子の発生室としては、金属酸化物用のものと撥インク材料用の２室を設けた。
【０１３５】
金属酸化物微粒子として、アルミナを用いて、これを容器（エアロゾル形成室２８）に入れ加振してエアロゾル化した。金属酸化物微粒子としては、金属として他にチタンやシリコンの酸化物を用いても良い。
【０１３６】
撥インク材料としては、ダイキン工業社製ＰＴＦＥ（商品名：ルブロンＬ５−Ｆ）を用い、これを容器（エアロゾル形成室（不図示だが２８と同様））に入れ、加振してエアロゾル化した。
【０１３７】
これらの超微粒子をヘリウムをキャリアガスとして搬送し、搬送管２７先端に取り付けられた直径１ｍｍのノズル２２からアルミナ超微粒子とＰＴＦＥ微粒子の混合したものをニッケルプレート２１上に成膜した。
【０１３８】
成膜後、基板を３３０℃で１時間、雰囲気炉により熱処理を行った。
【０１３９】
このようにして作製したオリフィスプレートの外表面の水に対する接触角を測定したところ、１１８°であった。耐久性を評価するために実施例６と同様のこすり試験を行った。試験後、接触角を測定したところ、１１１°であった。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、産業機器、電子機器等の各種製品に用いられる、撥水性、耐候性や防汚性等の特性が付与された撥水性部材において、ガスデポジション法により基材上に撥水性膜を形成することで、材料の限定がなく、必要な表面のみにマスキング等の工程を経ず簡単な工程で撥水特性かつ耐久性にすぐれた撥水膜を均一に形成することができる。
【０１４１】
また、以上説明したように本発明によれば、インクジェットヘッドのオリフィスプレートにおいて、ガスデポジション法により撥インク層を形成することで、高い撥インク性能と高耐久性が得られ、高精度かつ安定した吐出が可能となる。
【０１４２】
ガスデポジション法により作製したインクジェットヘッドのオリフィスプレートにおいては、今後要求される印字速度の高速化や吐出安定化、高耐久化に関して、十分な性能を発揮するものであり、写真や画像の高速印字や産業用途への展開が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスデポジション法による微粒子膜形成装置の模式図である。
【図２】第１の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【図３】第２の実施例に係る微粒子膜形成装置の模式図である。
【図４】第２の実施例における撥水性膜表面のＡＦＭ観察結果を示す図である。
【図５】第３の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【図６】第４の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【図７】第５の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【図８】インクジェットヘッドの構成を説明する概略図である。
【図９】第６〜８の実施例の微粒子膜形成装置の模式図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ノズル
３ 微粒子膜形成室
４ 微粒子生成室
５，５ａ，５ｂ 材料
６ アーク加熱電源
７，７ａ，７ｂ 微粒子搬送管
８ 誘導加熱電源
９，９ａ，９ｂ エアロゾル形成室
１０，１０ａ，１０ｂ ガス搬送管
１１ 余分粒子排気機構
１２ ルツボ
２１ ニッケルプレート
２２ ノズル
２３ 膜形成室
２４ 金属微粒子の発生室
２５ 材料
２６ アーク加熱手段
２７ 搬送管
２８ エアロゾル形成室
２９ ガス搬送管
３０ 余分粒子排気機構
１０１ ヘッド基板
１０２ 素子基板
１０４ 液流路壁
１０５ 天板
１０６ 液流路
１０８ 面
１１０ オリフィスプレート
１１１ インク吐出口
Claims (5)
- 基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、
ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、
前記撥水性を有する物質の粒子は、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなることを特徴とする撥水性部材の製造方法。 - 基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、
ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、
前記撥水性を有する物質の粒子は、少なくともケイ素原子を含む樹脂からなることを特徴とする撥水性部材の製造方法。 - 基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、
ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、
前記基材へ吹き付けられる粒子は、複数種類の粒子から構成され、
前記複数種類の粒子は、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法。 - 基材と、前記基材表面を被覆する撥水性膜とを有する撥水性部材の製造方法であって、
ガスデポジション法により、撥水性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥水性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、
前記基材へ吹き付けられる粒子は、複数種類の粒子から構成され、
前記複数種類の粒子は、少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法。 - 表面が撥インク性を有するオリフィスプレートを備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記オリフィスプレートを形成する工程が、ガスデポジション法により、撥インク性を有する物質の粒子を気体により搬送し、搬送された前記粒子をノズルより噴射して基材に吹き付け、基材表面に撥インク性を有する微粒子膜を形成する工程を有し、
前記基材へ吹き付けられる粒子は、
（ａ）少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子、
（ｂ）少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子、
（ｃ）少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含む複数種類の粒子、
（ｄ）少なくともケイ素原子を含む樹脂からなる粒子と、金属または金属酸化物からなる粒子とを含む複数種類の粒子
の（ａ）から（ｄ）のうちのいずれかであることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
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