JP5708542B2 - Nozzle plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ノズル孔が形成されるノズル基板の表面に撥水膜を有するノズルプレートの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate having a water repellent film on the surface of a nozzle substrate on which nozzle holes are formed.
インクジェットヘッドのノズル孔から吐出されるインク滴の直進安定性を上げるためには、ノズル孔が形成されたノズル基板の表面に撥水膜（撥インク膜）が均一にコートされ、撥水膜がノズル孔の内部（特に内面）に入り込まないようにすることが重要である。しかし、撥水膜の形成にディップコート、スピンコート、蒸着等を用いた場合、ノズル孔の内部への撥水膜の回り込みが避けられない。 In order to improve the straight running stability of the ink droplets ejected from the nozzle holes of the ink jet head, a water repellent film (ink repellent film) is uniformly coated on the surface of the nozzle substrate on which the nozzle holes are formed. It is important not to get inside the nozzle hole (especially the inner surface). However, when dip coating, spin coating, vapor deposition, or the like is used to form the water repellent film, it is inevitable that the water repellent film wraps around the nozzle holes.
ノズル孔の内部に回り込んだ撥水膜は、通常、アッシング処理によって除去される。このアッシング処理とは、酸素ガスをプラズマ化した酸素プラズマや、波長３００ｎｍ以下の遠紫外線（Deep UV）照射により生成される酸素ラジカルによって、不要な撥水膜を除去する処理を言う。このとき、ノズル基板の表面（ノズル孔以外の部分）に塗布された撥水膜へのダメージを低減するため、ノズル基板の上記表面側（吐出面側）にマスク材を形成した状態で、ノズル基板に対してマスク材とは反対側から、上記のアッシング処理によって不要な撥水膜が除去される。 The water repellent film that has entered the inside of the nozzle hole is usually removed by ashing. The ashing process is a process of removing an unnecessary water repellent film by oxygen plasma generated by converting oxygen gas into plasma or oxygen radicals generated by irradiation with deep ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less. At this time, in order to reduce damage to the water repellent film applied to the surface of the nozzle substrate (portion other than the nozzle holes), the nozzle is formed with a mask material formed on the surface side (discharge surface side) of the nozzle substrate. An unnecessary water-repellent film is removed from the side opposite to the mask material with respect to the substrate by the ashing process.
例えば、特許文献１では、ノズル基板の表面およびノズル孔の内面に撥水膜を形成し、ノズル基板の表面側およびノズル孔内面の所定深さまで感光性樹脂によりマスクを施し、プラズマ処理によって、マスクされた部分以外の撥水膜を除去するようにしている。
For example, in
ところが、ノズル孔の内面の不要な撥水膜をアッシング処理によって除去する場合、ノズル孔を小径化（微細化）するほど、ノズル孔の内面への反応種（酸素活性種）の到達が困難となるため、その除去には、通常、長時間を要する。このような、不要な撥水膜を除去するための長時間のアッシング処理は、ノズル孔の周辺の撥水膜にもダメージを与えることになる。その結果、撥水膜の撥インク性（インクをはじく性質）が低下するため、ノズル孔から吐出される液滴（例えばインク滴）の直進安定性を向上させることができないという問題が生ずる。 However, when the unnecessary water-repellent film on the inner surface of the nozzle hole is removed by ashing, it is difficult to reach the reactive species (oxygen-activated species) on the inner surface of the nozzle hole as the diameter of the nozzle hole is reduced (miniaturized). Therefore, the removal usually requires a long time. Such a long-time ashing treatment for removing the unnecessary water-repellent film also damages the water-repellent film around the nozzle holes. As a result, the ink repellency (property of ink repelling) of the water repellent film is lowered, so that there is a problem that the straight running stability of the droplets (for example, ink droplets) ejected from the nozzle holes cannot be improved.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、アッシング処理に要する時間を短縮して、ノズル孔の周辺の撥水膜へのダメージを低減することができ、これによって、撥水膜の撥インク性の低下を回避して、ノズル孔から吐出される液滴の直進安定性を向上させることができるノズルプレートの製造方法を提供することにある。 The present invention was made in order to solve the above problems, and its purpose is to shorten the time required for the ashing process and to reduce damage to the water-repellent film around the nozzle hole, Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nozzle plate that can prevent a drop in ink repellency of a water-repellent film and improve the straight-running stability of droplets ejected from nozzle holes.
本発明のノズルプレートの製造方法は、ノズル孔が形成されるノズル基板の表面に撥水膜を有するノズルプレートの製造方法であって、ベースフィルム上に撥水剤を塗布し、前記撥水剤を加熱して固化することにより、撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、前記撥水膜を介して前記ベースフィルムを前記ノズル基板に押圧して貼り合せる貼付工程と、前記撥水膜における、前記ノズル基板の前記ノズル孔と対向する領域を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって除去するアッシング工程と、前記アッシング工程の後、前記ベースフィルムを前記撥水膜から剥離する剥離工程とを有していることを特徴としている。 The method for producing a nozzle plate of the present invention is a method for producing a nozzle plate having a water-repellent film on the surface of a nozzle substrate on which nozzle holes are formed, wherein a water-repellent agent is applied onto a base film, A water repellent film forming step of forming a water repellent film by heating and solidifying, a sticking step of pressing and bonding the base film to the nozzle substrate via the water repellent film, and the water repellent film An ashing step of removing the region of the nozzle substrate facing the nozzle hole by irradiation with oxygen plasma or deep ultraviolet radiation, and a peeling step of peeling the base film from the water-repellent film after the ashing step. It is characterized by that.
ベースフィルム側からノズル基板側に固体状の撥水膜を転写する方式を採用することにより、ノズル基板のノズル孔内に撥水膜が入り込むのを回避しながら、ノズル基板の表面に撥水膜を付けることができる。これにより、不要な撥水膜を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって除去するアッシングを行うにあたって、撥水膜においてノズル孔と対向する領域を除去するだけで済む（ノズル孔の側面に付着した撥水膜を除去する工程が不要となる）。したがって、ノズル孔を小径化（微細化）する場合でも、アッシング処理全体の時間を短縮して、ノズル孔の周辺の撥水膜へのダメージを低減することができる。その結果、撥水膜の撥インク性の低下を回避して、ノズルプレートのノズル孔から吐出される液滴（例えばインク滴）の直進安定性を向上させることができる。 By adopting a method of transferring a solid water-repellent film from the base film side to the nozzle substrate side, the water-repellent film on the surface of the nozzle substrate while avoiding the water-repellent film entering the nozzle holes of the nozzle substrate Can be attached. Thus, when performing ashing to remove unnecessary water repellent film by oxygen plasma or far ultraviolet irradiation, it is only necessary to remove a region facing the nozzle hole in the water repellent film (water repellent adhering to the side surface of the nozzle hole). The process of removing the film is unnecessary). Therefore, even when the diameter of the nozzle hole is reduced (miniaturized), it is possible to reduce the time for the entire ashing process and reduce damage to the water-repellent film around the nozzle hole. As a result, it is possible to avoid a decrease in ink repellency of the water repellent film and to improve the straight running stability of droplets (for example, ink droplets) ejected from the nozzle holes of the nozzle plate.
前記撥水膜形成工程では、ＥＴＦＥからなる前記ベースフィルム上に、前記撥水膜として、前記ノズル基板との接着のための官能基を持つフッ素樹脂からなる撥水膜を形成してもよい。 In the water repellent film forming step, a water repellent film made of a fluororesin having a functional group for adhesion to the nozzle substrate may be formed on the base film made of ETFE as the water repellent film.
ベースフィルムを構成するＥＴＦＥは、撥水膜を構成するフッ素樹脂との親和性が低いので、剥離工程にてベースフィルムを剥離する際に、撥水膜からベースフィルムを容易に剥離することが可能となる。また、撥水膜は、ノズル基板との接着のための官能基を持っているので、撥水膜とノズル基板との高い接着性を確保することができる。 Since ETFE constituting the base film has low affinity with the fluororesin constituting the water repellent film, it is possible to easily peel the base film from the water repellent film when peeling the base film in the peeling process. It becomes. Further, since the water repellent film has a functional group for adhesion to the nozzle substrate, high adhesion between the water repellent film and the nozzle substrate can be ensured.
前記撥水膜として、末端官能基がＣＯＯＨであるアモルファスフッ素樹脂にシランカップリング剤を予め反応させた樹脂を用いてもよい。 As the water repellent film, a resin obtained by previously reacting an amorphous fluororesin having a terminal functional group of COOH with a silane coupling agent may be used.
末端官能基がＣＯＯＨ（カルボキシル基）であるアモルファスフッ素樹脂にシランカップリング剤を反応させると、上記のカルボキシル基が、シランカップリング剤のアミノ基との間で脱水縮合反応を起こし、これによって、ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎを官能基として持つ撥水膜が生成される。上記の官能基は、撥水膜とノズル基板とを共有結合によって結びつける機能を持つため、撥水膜とノズル基板との高い接着性を確実に確保することができる。また、カルボキシル基は、ノズル基板と水素結合により結びつくことができるため、カルボキシル基がアミノ基と反応せずに残存していても、撥水膜とノズル基板との高い接着性を確保することができる。 When an amorphous fluororesin having a terminal functional group of COOH (carboxyl group) is reacted with a silane coupling agent, the above carboxyl group causes a dehydration condensation reaction with the amino group of the silane coupling agent, A water repellent film having CONH to Si (OR) n as a functional group is generated. Since the functional group has a function of binding the water-repellent film and the nozzle substrate by a covalent bond, high adhesion between the water-repellent film and the nozzle substrate can be reliably ensured. In addition, since the carboxyl group can be bonded to the nozzle substrate by hydrogen bonding, high adhesion between the water repellent film and the nozzle substrate can be ensured even if the carboxyl group remains without reacting with the amino group. it can.
上記製造方法は、前記ベースフィルム上に前記撥水膜を形成した後、前記撥水膜上にシランカップリング剤を塗布するシラン処理工程をさらに有していてもよい。 The manufacturing method may further include a silane treatment step of applying a silane coupling agent on the water repellent film after forming the water repellent film on the base film.
この場合、撥水膜においてカルボキシル基が残存していても、シランカップリング剤の塗布によって新たに官能基（ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎ）を生成し、この官能基によって、撥水膜とノズル基板との接着性をさらに強化することができる。 In this case, even if a carboxyl group remains in the water repellent film, a new functional group (CONH to Si (OR) n) is generated by application of the silane coupling agent, and the water repellent film and the nozzle are formed by this functional group. Adhesiveness with the substrate can be further enhanced.
前記撥水膜形成工程では、前記ベースフィルム上に、前記撥水膜として、前記ベースフィルムとの接着のための官能基を持たない第１の撥水膜と、前記ノズル基板との接着のための官能基を持つ第２の撥水膜とをこの順で形成してもよい。 In the water repellent film forming step, the first water repellent film having no functional group for adhesion to the base film as the water repellent film on the base film and the nozzle substrate are adhered. The second water-repellent film having the functional group may be formed in this order.
第１の撥水膜は、ベースフィルムとの接着のための官能基を持っていないので、剥離工程にてベースフィルムを剥離する際に、第１の撥水膜からベースフィルムを容易に剥離することが可能となる。また、第２の撥水膜は、ノズル基板との接着のための官能基を持っているので、第２の撥水膜とノズル基板との高い接着性を確保することができる。 Since the first water repellent film does not have a functional group for adhesion to the base film, the base film is easily peeled off from the first water repellent film when the base film is peeled off in the peeling step. It becomes possible. Further, since the second water repellent film has a functional group for adhesion to the nozzle substrate, high adhesion between the second water repellent film and the nozzle substrate can be ensured.
前記第１の撥水膜として、末端官能基がＣＦ3であるアモルファスフッ素樹脂を用いてもよい。 As the first water repellent film, an amorphous fluororesin having a terminal functional group of CF 3 may be used.
末端官能基がＣＦ3（トリフルオロメチル基）であるアモルファスフッ素樹脂は、他の部材との接着性を有しておらず、ベースフィルムとの接着のための官能基を持たない樹脂を構成できるため、第１の撥水膜として非常に有効となる。 The amorphous fluororesin whose terminal functional group is CF 3 (trifluoromethyl group) does not have adhesiveness to other members, and can constitute a resin having no functional group for adhesion to the base film. Therefore, it is very effective as the first water repellent film.
前記第２の撥水膜として、末端官能基がＣＯＯＨであるアモルファスフッ素樹脂にシランカップリング剤を予め反応させた樹脂を用いてもよい。 As the second water repellent film, a resin obtained by previously reacting an amorphous fluororesin having a terminal functional group of COOH with a silane coupling agent may be used.
末端官能基がＣＯＯＨ（カルボキシル基）であるアモルファスフッ素樹脂にシランカップリング剤を反応させると、上記のカルボキシル基が、シランカップリング剤のアミノ基との間で脱水縮合反応を起こし、これによって、ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎを官能基として持つ撥水膜が生成される。上記の官能基は、第２の撥水膜とノズル基板とを共有結合によって結びつける機能を持つため、第２の撥水膜とノズル基板との高い接着性を確実に確保することができる。また、カルボキシル基は、ノズル基板と水素結合により結びつくことができるため、カルボキシル基がアミノ基と反応せずに残存していても、第２の撥水膜とノズル基板との高い接着性を確保することができる。 When an amorphous fluororesin having a terminal functional group of COOH (carboxyl group) is reacted with a silane coupling agent, the above carboxyl group causes a dehydration condensation reaction with the amino group of the silane coupling agent, A water repellent film having CONH to Si (OR) n as a functional group is generated. Since the functional group has a function of binding the second water-repellent film and the nozzle substrate by a covalent bond, it is possible to ensure high adhesion between the second water-repellent film and the nozzle substrate. In addition, since the carboxyl group can be bonded to the nozzle substrate by hydrogen bonding, high adhesion between the second water-repellent film and the nozzle substrate is ensured even if the carboxyl group remains without reacting with the amino group. can do.
上記製造方法は、前記ベースフィルム上に前記第２の撥水膜を形成した後、前記第２の撥水膜上にシランカップリング剤を塗布するシラン処理工程をさらに有していてもよい。 The manufacturing method may further include a silane treatment step of applying a silane coupling agent on the second water-repellent film after forming the second water-repellent film on the base film.
この場合、第２の撥水膜においてカルボキシル基が残存していても、シランカップリング剤の塗布によって新たに官能基（ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎ）を生成し、この官能基によって、第２の撥水膜とノズル基板との接着性をさらに強化することができる。 In this case, even if a carboxyl group remains in the second water repellent film, a new functional group (CONH to Si (OR) n) is generated by application of the silane coupling agent, and the second The adhesion between the water repellent film and the nozzle substrate can be further enhanced.
前記貼付工程の前に、前記ノズル基板における前記ベースフィルムの貼付側の表面を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって活性化する活性化工程をさらに有していてもよい。 Before the sticking step, an activation step of activating the surface on the sticking side of the base film on the nozzle substrate by irradiation with oxygen plasma or far ultraviolet rays may be further included.
ノズル基板の表面を活性化することにより、ノズル基板の表面に現れる水酸基が、撥水膜の官能基と化学結合するため、撥水膜とノズル基板との接着性をさらに強化することができる。 By activating the surface of the nozzle substrate, the hydroxyl group appearing on the surface of the nozzle substrate chemically bonds with the functional group of the water-repellent film, so that the adhesion between the water-repellent film and the nozzle substrate can be further enhanced.
上記製造方法は、前記貼付工程の前に、前記ノズル基板における前記ベースフィルムの貼付側の表面を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって活性化する活性化工程と、前記貼付工程の前に、前記ノズル基板における前記ベースフィルムの貼付側の表面にシランカップリング剤を塗布する塗布工程とをさらに有しており、前記撥水膜形成工程では、前記撥水膜として、末端官能基がＣＯＯＨであるアモルファスフッ素樹脂を用いてもよい。 The manufacturing method includes an activation step of activating the surface of the base film on the nozzle substrate on the side of the base film by oxygen plasma or far ultraviolet irradiation before the pasting step, and the nozzle before the pasting step. And an application step of applying a silane coupling agent to the surface of the base film on the substrate on which the base film is applied. In the water-repellent film forming step, an amorphous whose terminal functional group is COOH is used as the water-repellent film. A fluororesin may be used.
ノズル基板の表面の活性化により現れる水酸基が、シランカップリング剤の官能基と反応して化学結合するとともに、シランカップリング剤のアミノ基が、撥水膜のカルボキシル基と反応してアミド結合する。これにより、撥水膜とノズル基板との接着性をさらに強化することができる。 The hydroxyl group that appears due to the activation of the surface of the nozzle substrate reacts with the functional group of the silane coupling agent to chemically bond, and the amino group of the silane coupling agent reacts with the carboxyl group of the water-repellent film to form an amide bond. . Thereby, the adhesiveness between the water repellent film and the nozzle substrate can be further enhanced.
上述した製造方法によれば、ノズル基板のノズル孔内に撥水膜が入り込むのを回避しながら、ノズル基板の表面に撥水膜を付けることができるので、ノズル孔の側面に付着した撥水膜をアッシングによって除去する工程が不要となる。これにより、ノズル孔を小径化する場合でも、アッシング処理全体の時間を短縮して、ノズル孔の周辺の撥水膜へのダメージを低減することができる。その結果、撥水膜の撥インク性の低下を回避して、ノズルプレートのノズル孔から吐出される液滴の直進安定性を向上させることができる。 According to the manufacturing method described above, the water-repellent film can be attached to the surface of the nozzle substrate while avoiding the water-repellent film from entering the nozzle holes of the nozzle substrate. A step of removing the film by ashing is not necessary. Thereby, even when the diameter of the nozzle hole is reduced, the time for the entire ashing process can be shortened and damage to the water repellent film around the nozzle hole can be reduced. As a result, it is possible to avoid a drop in the ink repellency of the water repellent film and improve the straight-running stability of the droplets ejected from the nozzle holes of the nozzle plate.
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本実施形態のノズルプレートの製造に用いる撥水膜の末端官能基以外の構造式を示している。なお、ｎは構造の繰り返し単位の数を示している。撥水膜は、上記の構造式を持つアモルファスフッ素樹脂で構成されている。このようなアモルファスフッ素樹脂としては、例えば旭硝子株式会社製のＣＹＴＯＰ（登録商標）を用いることができる。 FIG. 1 shows a structural formula other than the terminal functional group of the water-repellent film used for manufacturing the nozzle plate of this embodiment. Note that n represents the number of repeating units of the structure. The water repellent film is made of an amorphous fluororesin having the above structural formula. As such an amorphous fluororesin, for example, CYTOP (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. can be used.
図２は、上記のアモルファスフッ素樹脂からなる撥水膜の種類を示している。同図に示すように、撥水膜は、末端官能基の種類によって、第１〜第３の撥水膜に分類される。第１の撥水膜は、末端官能基としてＣＦ3（トリフルオロメチル基）を有するアモルファスフッ素樹脂である。第２の撥水膜は、末端官能基として、ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎを有するアモルファスフッ素樹脂である。なお、Ｒはアルキル基を示し、例えば−Ｈ、−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ3、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ3などである。第３の撥水膜は、末端官能基として、ＣＯＯＨ（カルボキシル基）を有するアモルファスフッ素樹脂である。 FIG. 2 shows types of water-repellent films made of the above amorphous fluororesin. As shown in the figure, the water repellent film is classified into first to third water repellent films depending on the type of the terminal functional group. The first water repellent film is an amorphous fluororesin having CF 3 (trifluoromethyl group) as a terminal functional group. The second water repellent film is an amorphous fluororesin having CONH to Si (OR) n as a terminal functional group. Incidentally, R represents an alkyl group, for example -H, -CH 3, -CH 2 -CH 3, and the like -CH 2 -CH 2 -CH 3. The third water repellent film is an amorphous fluororesin having COOH (carboxyl group) as a terminal functional group.
このうち、第２および第３の撥水膜の末端官能基は、後述するノズル基板２１（図３参照）との接着性を持っているのに対して、第１の撥水膜の末端官能基は、ノズル基板２１との接着性を持っていない。本実施形態では、例として、ノズル基板２１との接着のための官能基を持つ第２の撥水膜を用いてノズルプレートを製造する場合について説明する。なお、以下での説明の便宜上、第１〜第３の撥水膜を、それぞれ、第１の撥水膜１２ａ、第２の撥水膜１２ｂ、第３の撥水膜１２ｃとし、これらをまとめて撥水膜１２と称する。
Among these, the terminal functional groups of the second and third water-repellent films have adhesiveness with a nozzle substrate 21 (see FIG. 3) described later, whereas the terminal functional groups of the first water-repellent film. The base does not have adhesiveness with the
図３は、本実施形態のノズルプレート１の製造方法による各製造工程をまとめて示し、図４〜図６は、各製造工程を分けて示している。まず、例えばフッ素系の樹脂であるＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン（Ｃ2Ｆ4）とエチレン（Ｃ2Ｈ4）との共重合体）からなるベースフィルム１１を、転写用のベースフィルム１１として用意する。そして、このベースフィルム１１上に、撥水膜１２（第２の撥水膜１２ｂ）を形成する（撥水膜形成工程）。より具体的には、ベースフィルム１１上に撥水剤（液体）をスピンコートまたはディップコート等により塗布して５０〜１０００ｎｍの膜厚で形成し、この撥水剤を５０℃で２〜１０分間加熱（プリベーク）して固化することにより、固体状の撥水膜１２を形成する。図４は、ベースフィルム１１上での撥水膜１２の分子構造を模式的に示している。
FIG. 3 shows each manufacturing process by the manufacturing method of the
一方、Ｓｉからなるノズル基板２１には、インク滴を吐出するためのノズル孔として、直径の異なる２段孔のノズル孔２１ａを複数並べて形成しておくとともに、ノズル基板２１の表面に予め活性化処理を行っておく（活性化工程）。この活性化処理は、ノズル基板２１におけるベースフィルム１１の貼付側の表面を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって活性化する処理である。この活性化処理により、図５に示すように、ノズル基板２１の表面に水酸基（ＯＨ基）が、活性化処理前よりも多く出現する。
On the other hand, on the
次に、撥水膜１２を介して、上記のベースフィルム１１をノズル基板２１に押圧して貼り合せる（貼付工程）。より具体的には、上記のベースフィルム１１を、撥水膜１２側をノズル基板２１と対向させて重ね合わせ、１２０〜３００℃の温度で０．５〜１ｋｇｆ/ｃｍ2の荷重で押圧することにより、撥水膜１２が形成されたベースフィルム１１とノズル基板２１とを接合する。このとき、撥水膜１２を形成するフッ素化合物分子の末端には、上述した官能基（ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎ）があり、これがノズル基板２１の表面の水酸基と容易に反応して、化学結合（例えば共有結合）する（図５参照）。
Next, the
続いて、撥水膜１２における、ノズル基板２１のノズル孔２１ａと対向する領域１２ｐを、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって除去する（アッシング工程）。図７は、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって、撥水膜１２の不要部分（領域１２ｐ）が除去される様子を模式的に示している。このように、酸素プラズマまたは遠紫外線照射により生成される酸素活性種（イオン種、ラジカル種）が、撥水膜１２を構成している分子の結合を切ってガス化することで、撥水膜１２の領域１２ｐが除去される。このとき、撥水膜１２におけるノズル基板２１とは反対側にはベースフィルム１１が付着しているため、撥水膜１２の領域１２ｐは、ノズル孔２１ａ側からベースフィルム１１側に向かって削られていき、除去される。
Subsequently, the
なお、酸素活性種としてのイオン種は、電圧を印加して除去しようとする部分にイオンを衝突させ、その部分の原子を物理的に弾き飛ばす。また、ラジカル種は、除去しようとする部分の有機物と反応（例えば酸化）し、二酸化炭素や水を生成する。したがって、このようなイオン種およびラジカル種を含む酸素活性種を発生させることにより、不要な撥水膜１２を除去することができる。
Note that the ion species as the oxygen active species cause ions to collide with a portion to be removed by applying a voltage, and physically blow off atoms in the portion. In addition, the radical species react (for example, oxidize) with the organic substance in the portion to be removed, and generate carbon dioxide and water. Therefore, unnecessary
上記したアッシング工程の後、ベースフィルム１１を撥水膜１２から剥離する（剥離工程）。これにより、ノズル基板２１の表面に撥水膜１２が転写された状態となる。このとき、上述したように、撥水膜１２の末端官能基とノズル基板２１の水酸基とが反応することで、撥水膜１２とノズル基板２１との間には化学結合が存在するが、撥水膜１２とベースフィルム１１との間には化学結合が存在しない。したがって、撥水膜１２とノズル基板２１との接着力は、撥水膜１２とベースフィルム１１との接着力よりも確実に大きくなり、このような接着力の差により、ベースフィルム１１を撥水膜１２から剥離することが可能となる（図６参照）。
After the above ashing step, the
以上のように、本実施形態では、ノズル基板２１の表面に撥水膜１２を形成するにあたって、撥水膜１２を、一旦、ベースフィルム１１上に形成しておき、ベースフィルム１１側からノズル基板２１側に撥水膜１２を転写するようにしている。転写される撥水膜１２は、固体状の膜であるので、その転写時に、ノズル基板２１のノズル孔２１ａ内に撥水膜１２が入り込むことはない。つまり、撥水膜１２がノズル孔２１ａ内に入り込むのを回避しながら、ノズル基板２１の表面に撥水膜１２を付けることができる。このように、ノズル孔２１ａの側面に撥水膜１２が入り込むことがないので、上記側面に付着した撥水膜をアッシングによって除去するといった工程も当然不要となる。
As described above, in this embodiment, when the
したがって、ノズル孔２１ａを小径化（微細化）する場合でも、アッシング処理全体の時間を短縮することができ、これによって、ノズル孔２１ａの周辺の撥水膜１２へのダメージを低減することができる。その結果、撥水膜１２の撥インク性の低下を回避して、ノズル孔２１ａから吐出されるインク滴の直進安定性を向上させることができる。
Therefore, even when the diameter of the
また、ベースフィルム１１側とノズル基板２１側とで同時に（並行して）処理を行うことができるため、ノズルプレート１の量産性も向上する。
Moreover, since the process can be performed simultaneously (in parallel) on the
また、本実施形態では、従来のような感光性樹脂を用いずにアッシング処理しているので、感光性樹脂の塗布のバラツキや、アッシング処理による感光性樹脂の劣化などを全く考慮する必要がない。その結果、感光性樹脂の塗布バラツキ等に起因して、インク滴の液滴速度が不安定になったり、直進性が低下するのを回避することができる。 Further, in this embodiment, since ashing is performed without using a conventional photosensitive resin, there is no need to take into consideration variations in the application of the photosensitive resin or deterioration of the photosensitive resin due to the ashing. . As a result, it is possible to prevent the ink droplet speed from becoming unstable or the straightness from being deteriorated due to variations in the application of the photosensitive resin.
また、撥水膜形成工程では、ＥＴＦＥからなるベースフィルム１１上に、ノズル基板２１との接着のための官能基を持つフッ素樹脂からなる撥水膜１２（第２の撥水膜１２ｂ）を形成している。ＥＴＦＥは、撥水膜１２を構成するフッ素樹脂との親和性が低いので、剥離工程にてベースフィルム１１を剥離する際に、撥水膜１２からベースフィルム１１を容易に剥離することができる。
In the water repellent film forming step, a water repellent film 12 (second
また、撥水膜１２は、ノズル基板２１との接着のための官能基を持っているので、撥水膜１２とノズル基板２１との高い接着性を確保することができる。特に、撥水膜１２として、末端官能基がＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎであるアモルファスフッ素樹脂（第２の撥水膜１２ｂ）を用いることにより、撥水膜１２とノズル基板２１とを共有結合によって結びつけることができ、これらの高い接着性を確実に確保することができる。
Moreover, since the
また、第２の撥水膜１２ｂは、末端官能基がＣＯＯＨであるアモルファスフッ素樹脂（第３の撥水膜１３ｃ）にシランカップリング剤を予め反応させた樹脂であるが（この点の詳細については実施の形態３で説明する）、上記のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）は、ノズル基板２１と水素結合によって結びつくため、撥水膜１２においてカルボキシル基がシランカップリング剤と反応せずに残存していても、撥水膜１２とノズル基板２１との高い接着性を確保することができる。
The second water-
また、ベースフィルム１１をノズル基板２１に貼り合わせる前に、ノズル基板２１におけるベースフィルム１１の貼付側の表面を、酸素プラズマまたはＵＶ照射によって活性化するので、上記したように、ノズル基板２１の表面に現れる水酸基が、撥水膜１２の官能基と化学結合し、これによって、撥水膜１２とノズル基板２１との接着性をさらに強化することができる。
Further, before the
なお、不要な撥水膜１２（領域１２ｐ）をアッシング処理によって除去するにあたって、酸素プラズマを用いるほうが、ＵＶ照射を用いるよりも処理速度が速いため、アッシング処理での撥水膜１２へのダメージを低減する観点からは、酸素プラズマを用いるほうがより望ましい。
In removing the unnecessary water repellent film 12 (
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to the drawings.
前述の実施の形態１では、ベースフィルム１１上に撥水膜１２を１層のみ形成して、その撥水膜１２をノズル基板２１側に転写するようにしたが、本実施形態では、ベースフィルム１１上に撥水膜１２を２層形成して、その２層の撥水膜１２をノズル基板２１側に転写する例について説明する。
In the first embodiment described above, only one layer of the water-
図８〜図１０は、本実施形態のノズルプレート１の製造方法による各製造工程を分けて示している。本実施形態では、図８に示すように、撥水膜形成工程において、ベースフィルム１１上に、撥水膜１２として、ベースフィルム１１との接着のための官能基を持たない第１の撥水膜１２ａと、ノズル基板２１との接着のための官能基（例えばＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎ）を持つ第２の撥水膜１２ｂとをこの順で形成する。なお、撥水膜１２を２層形成する場合は、それぞれの撥水膜１２の形成ごとに、撥水剤（液体）の塗布と加熱による固化とを行えばよい。その後は、図９および図１０に示すように、実施の形態１と同様の工程、つまり、ベースフィルム１１のノズル基板２１への貼付工程、不要な撥水膜１２を除去するアッシング工程、ベースフィルム１１の剥離工程を行う。
8 to 10 separately show each manufacturing process according to the manufacturing method of the
第１の撥水膜１２ａは、ベースフィルム１１との接着のための官能基を持っていないため、このような第１の撥水膜１２ａをベースフィルム１１上に形成することにより、剥離工程にてベースフィルム１１を剥離する際に、第１の撥水膜１２ａからベースフィルムを容易に剥離することが可能となる。
Since the first
特に、末端官能基がＣＦ3であるアモルファスフッ素樹脂は、他の部材との接着性を有しておらず、ベースフィルムとの接着のための官能基を持たない樹脂を構成できるため、第１の撥水膜１２ａとして非常に有効となる。つまり、第１の撥水膜１２ａとして、末端官能基がＣＦ3であるアモルファスフッ素樹脂を用いることにより、剥離工程でのベースフィルム１１の剥離が確実に容易となる。
In particular, an amorphous fluororesin having a terminal functional group of CF 3 does not have adhesiveness to other members, and can form a resin having no functional group for adhesion to the base film. The
また、第２の撥水膜１２ｂは、ノズル基板２１との接着のための官能基を持っているので、第２の撥水膜１２ｂとノズル基板２１との高い接着性を確保することができる。特に、第２の撥水膜１２として、末端官能基がＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎであるアモルファスフッ素樹脂を用いることにより、撥水膜１２とノズル基板２１との高い接着性を確実に確保することができる。
In addition, since the second
なお、第１の撥水膜１２ａは、ベースフィルム１１との接着のための官能基を持っていないが、これでも、ベースフィルム１１上に付着させることができるのは、アンカー効果によるものと考えられる。すなわち、例えばベースフィルム１１の表面にＵＶ照射を行って、ベースフィルム１１の表面に微細な凹凸を形成しておけば、接着面積が増大するため、第１の撥水膜１２ａとベースフィルム１１との間にある程度の接着力を生じさせることができる。これにより、ベースフィルム１１上に第１の撥水膜１２ａを付着させることができる。
Although the first
このように、第１の撥水膜１２ａが、ベースフィルム１１との接着のための官能基を持っていなくても、ベースフィルム１１上に第１の撥水膜１２ａを付着させることができるので、少なくともアッシング工程の終了までは、ベースフィルム１１を撥水膜１２に付着させておいて、アッシング処理時に、ノズル基板２１の表面の撥水膜１２にダメージが付与されるのを抑えることができる。
Thus, even if the first
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図１１は、本実施形態のノズルプレート１の製造方法における一部の製造工程（撥水膜形成工程）を示し、図１２は、上記製造方法における他の製造工程（シラン処理工程）を示している。また、図１３は、撥水膜１２の生成に関する化学反応式と併せて、撥水膜１２とノズル基板２１との化学結合の様子を模式的に示している。
FIG. 11 shows a part of the manufacturing process (water repellent film forming process) in the manufacturing method of the
実施の形態１および２のように、撥水膜１２として、第２の撥水膜１２ｂを用いる場合においては、ベースフィルム１１上に第１の撥水膜１２ａを介して、または直接、第２の撥水膜１２ｂを形成した後、第２の撥水膜１２ｂ上にシランカップリング剤を塗布するシラン処理工程をさらに行うようにしてもよい。ここでは、例として、実施の形態２で示した製造方法にシラン処理を適用した場合について説明する。
When the second water-
第２の撥水膜１２ｂは、予め、第３の撥水膜１２ｃにシランカップリング剤を反応させて生成されるものである。つまり、図１３に示すように、第３の撥水膜１２ｃにシランカップリング剤を反応させると、第３の撥水膜１２ｃのカルボキシル基（ＣＯＯＨ）と、シランカップリング剤（Ｓｉ（ＯＲ）3−（ＣＨ2）ｎ−ＮＨ2）のアミノ基（ＮＨ2）とが脱水縮合反応を起こし、これによって、（ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎ）を官能基として持つ撥水膜、すなわち、第２の撥水膜１２ｂが生成される。このとき、第３の撥水膜１２ｃにおいて、全てのカルボキシル基がシランカップリング剤と反応するわけではなく、未反応なカルボキシル基もある程度残存する（図１１参照）。
The second
そこで、ベースフィルム１１上に第２の撥水膜１２ｂを形成した後、第２の撥水膜１２ｂ上にさらにシランカップリング剤を塗布することにより、図１１の第２の撥水膜１２ｂにおいて残存している未反応のカルボキシル基を、さらにシランカップリング剤のアミノ基（ＮＨ2）と反応させて、官能基（ＣＯＮＨ〜Ｓｉ（ＯＲ）ｎ）を新たに生成し、この官能基によって、第２の撥水膜１２ｂとノズル基板２１との接着性をさらに強化することができる。
Therefore, after the second
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図１４〜図１７は、本実施形態のノズルプレート１の製造方法における各製造工程を分けて示している。本実施形態においても、ベースフィルム１１上に撥水膜１２を２層形成して、その２層の撥水膜１２をノズル基板２１側に転写する例について説明する。
14 to 17 separately show each manufacturing process in the method for manufacturing the
本実施形態では、図１４に示すように、撥水膜形成工程において、ベースフィルム１１上に、撥水膜１２として、ベースフィルム１１との接着のための官能基を持たない第１の撥水膜１２ａと、ノズル基板２１との接着のための官能基（ＣＯＯＨ）を末端に持つ第３の撥水膜１２ｃとをこの順で形成する。なお、撥水膜１２を２層形成する場合は、それぞれの撥水膜１２の形成ごとに、撥水剤（液体）の塗布と加熱による固化とを行えばよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, in the water repellent film forming step, the first water repellent film having no functional group for adhesion to the
一方、図１５に示すように、ノズル基板２１の表面には、予め活性化処理を行っておき（活性化工程）、その後、ノズル基板２１の表面に、シランカップリング剤（Ｓｉ（ＯＲ）3−（ＣＨ2）ｎ−ＮＨ2）を塗布してシラン処理を行う（塗布工程）。その後は、図１６および図１７に示すように、実施の形態１と同様の工程、つまり、ベースフィルム１１のノズル基板２１への貼付工程、不要な撥水膜１２を除去するアッシング工程、ベースフィルム１１の剥離工程を行う。
On the other hand, as shown in FIG. 15, the surface of the
本実施形態のように、撥水膜１２として、予めシラン処理されていない第３の撥水膜１２ｃを用いる場合でも、ノズル基板２１の表面を活性化しておいて、ノズル基板２１の表面にシランカップリング剤を塗布しておくことで、ノズル基板２１の表面の活性化により現れる水酸基が、シランカップリング剤の官能基と反応して化学結合（例えば共有結合）する。また、ベースフィルム１１の貼付時には、シランカップリング剤のアミノ基が、撥水膜１２（第３の撥水膜１２ｃ）のカルボキシル基と反応してアミド結合する。これにより、シランカップリング剤を塗布しない場合に比べて、撥水膜１２とノズル基板２１との接着性をさらに強化することができる。
Even when the third water-
以上の各実施の形態では、ノズル基板２１が、加工性に優れたＳｉ基板からなる例について説明したが、Ｓｉ以外の材料（例えばガラスや他の金属材料）でノズル基板２１が構成される場合でも、各実施の形態で説明した製法を適用することは可能である。
In each of the embodiments described above, the
また、以上の各実施の形態では、ベースフィルム１１としてＥＴＦＥを用いた例について説明したが、フッ素系の樹脂であればＥＴＦＥ以外の樹脂を用いることもできる。
Further, in each of the embodiments described above, examples in which ETFE is used as the
本発明は、例えばインクジェットヘッドに用いられるノズルプレートの製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing a nozzle plate used in, for example, an inkjet head.
１ ノズルプレート
１１ ベースフィルム
１２ 撥水膜
１２ａ 第１の撥水膜
１２ｂ 第２の撥水膜
１２ｃ 第３の撥水膜
２１ ノズル基板
２１ａ ノズル孔
DESCRIPTION OF
Claims (9)
ベースフィルム上に撥水剤を塗布し、前記撥水剤を加熱して固化することにより、撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、
前記撥水膜を介して前記ベースフィルムを前記ノズル基板に押圧して貼り合せる貼付工程と、
前記撥水膜における、前記ノズル基板の前記ノズル孔と対向する領域を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって除去するアッシング工程と、
前記アッシング工程の後、前記ベースフィルムを前記撥水膜から剥離する剥離工程とを有し、
前記撥水膜形成工程では、ＥＴＦＥからなる前記ベースフィルム上に、前記撥水膜として、前記ノズル基板との接着のための官能基を持つフッ素樹脂からなる撥水膜を形成することを特徴とするノズルプレートの製造方法。 A method for producing a nozzle plate having a water repellent film on the surface of a nozzle substrate on which nozzle holes are formed,
A water repellent film forming step of forming a water repellent film by applying a water repellent agent on the base film and heating and solidifying the water repellent agent;
A pasting step of pressing and bonding the base film to the nozzle substrate through the water repellent film;
An ashing step of removing a region of the water-repellent film facing the nozzle hole of the nozzle substrate by irradiation with oxygen plasma or far ultraviolet rays;
After the ashing step, having a peeling step of peeling the base film from the water repellent film ,
In the water repellent film forming step, a water repellent film made of a fluororesin having a functional group for adhesion to the nozzle substrate is formed as the water repellent film on the base film made of ETFE. A method for manufacturing a nozzle plate.
ベースフィルム上に撥水剤を塗布し、前記撥水剤を加熱して固化することにより、撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、A water repellent film forming step of forming a water repellent film by applying a water repellent agent on the base film and heating and solidifying the water repellent agent;
前記撥水膜を介して前記ベースフィルムを前記ノズル基板に押圧して貼り合せる貼付工程と、A pasting step of pressing and bonding the base film to the nozzle substrate through the water repellent film;
前記撥水膜における、前記ノズル基板の前記ノズル孔と対向する領域を、酸素プラズマまたは遠紫外線照射によって除去するアッシング工程と、An ashing step of removing a region of the water-repellent film facing the nozzle hole of the nozzle substrate by irradiation with oxygen plasma or far ultraviolet rays;
前記アッシング工程の後、前記ベースフィルムを前記撥水膜から剥離する剥離工程とを有し、After the ashing step, having a peeling step of peeling the base film from the water repellent film,
前記撥水膜形成工程では、前記ベースフィルム上に、前記撥水膜として、前記ベースフィルムとの接着のための官能基を持たない第１の撥水膜と、前記ノズル基板との接着のための官能基を持つ第２の撥水膜とをこの順で形成することを特徴とするノズルプレートの製造方法。In the water repellent film forming step, the first water repellent film having no functional group for adhesion to the base film as the water repellent film on the base film and the nozzle substrate are adhered. And a second water-repellent film having the functional group is formed in this order.
前記貼付工程の前に、前記ノズル基板における前記ベースフィルムの貼付側の表面にシランカップリング剤を塗布する塗布工程とをさらに有しており、Before the attaching step, further comprising an application step of applying a silane coupling agent to the surface of the base film on the attachment side of the nozzle substrate,
前記撥水膜形成工程では、前記撥水膜として、末端官能基がＣＯＯＨであるアモルファスフッ素樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。2. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein in the water repellent film forming step, an amorphous fluororesin having a terminal functional group of COOH is used as the water repellent film.
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