JPH05116324A - Ink jet discharge nozzle plate and its manufacture - Google Patents

Ink jet discharge nozzle plate and its manufacture

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JPH05116324A
JPH05116324A JP28136091A JP28136091A JPH05116324A JP H05116324 A JPH05116324 A JP H05116324A JP 28136091 A JP28136091 A JP 28136091A JP 28136091 A JP28136091 A JP 28136091A JP H05116324 A JPH05116324 A JP H05116324A
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Japan
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nozzle plate
film
nozzle
ink
monomolecular film
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JP28136091A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiyuuko Kanematsu
松 修 子 兼
Seiji Yamamori
森 清 司 山
Masayoshi Miura
浦 眞 芳 三
Hajime Oda
田 元 小
Koichi Saito
藤 幸 一 斉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

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Abstract

PURPOSE:To provide an ink jet discharge nozzle plate, in which a chemisorption monomolecular film containing fluorine is formed only in the necessary part of the surface, and the manufacture of the nozzle plate. CONSTITUTION:A carbon fluoride chemisorption monomolecular film with a very thin film thickness having liquid-repellent properties equal to those of fluorine polymer coating film conventionally known heretofore is uniformly formed only in the necessary part of the surfaces of nozzle plates by a process for forming a metal thin film in the junction of the nozzle plates 102, 103 to a body member 101, etc., through vapor deposition, sputtering, etc., by a process for forming a carbon fluoride chemisorption monomolecular film all over the surfaces of these nozzle plates and by a process for separating the metal thin film formed in a part of the surfaces of these nozzle plates through an etchant.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置の記録ヘッドにおけるインク吐出ノズルやエア吐出ノ
ズル等のインクジェット吐出用ノズル板に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet ejection nozzle plate such as an ink ejection nozzle or an air ejection nozzle in a recording head of an inkjet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のインクジェット吐出用ノ
ズル板は、インク滴を安定的に生成し、飛翔させるため
に、その表面が撥液性を有することが要求され、このた
めノズル板表面に撥液性のコーティング膜を形成するこ
とが行なわれている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a nozzle plate for ink jet discharge of this kind is required to have a liquid-repellent surface in order to stably generate and fly ink droplets. A liquid-repellent coating film is formed.

【0003】従来のインクジェット吐出用ノズルの撥液
コーティング処理方法としては、FEP等の弗素系ポリ
マーの塗布による方法や弗素を含む化学吸着単分子膜処
理方法等が知られている。
As a conventional liquid repellent coating method for ink jet ejection nozzles, a method of applying a fluorine-based polymer such as FEP or a method of treating a chemisorption monomolecular film containing fluorine is known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術における弗素系ポリマーの塗布による方法は、スプレ
ーやはけ塗り等で行なわれるために、非常に手間がかか
りコストアップの主要因になっていた。さらに膜厚のコ
ントロールや塗膜の均一化が難しく、インクジェット記
録装置における同一ヘッド内において、また各ヘッド間
でインク吐出ノズルでの撥液性すなわちメニスカスの保
持状態にばらつきを生じていた。また、エアノズルを有
するヘッドにおいてはエア層の厚みにばらつきを生じ、
ヘッド特性のばらつきの主要因となっていた。また特に
ノズルの撥液面が外部に曝されている場合、前記ポリマ
ー塗膜自体が柔らかいために傷つき易いうえ、ノズル基
材に対する結合密着力が弱く剥離しやすいという問題が
あった。
However, the method of applying the fluorine-based polymer in the prior art is very troublesome because it is performed by spraying or brushing, and it has been a main factor of cost increase. Further, it is difficult to control the film thickness and make the coating film uniform, and the liquid repellency, that is, the holding state of the meniscus at the ink ejection nozzles varies in the same head of the inkjet recording apparatus and between the heads. Further, in a head having an air nozzle, the thickness of the air layer varies,
It was the main cause of variations in head characteristics. Further, particularly when the liquid repellent surface of the nozzle is exposed to the outside, there is a problem that the polymer coating film itself is soft and thus is easily scratched, and the bond adhesion to the nozzle base material is weak and peeling is likely to occur.

【0005】一方、弗素を含む化学吸着単分子膜処理方
法は、有機溶剤系の処理液に一定時間ノズルを浸漬する
だけでノズル表面全体に撥液性を持たせることが可能で
あるため、大量生産によるコストの削減が図れる利点を
有している。また化学吸着による単分子膜であるため、
形成された塗膜は非常に均一で強固であるという利点を
有している。しかしながら、この方法は有機溶剤系の液
に浸漬処理する方法なので、撥液性があると問題となる
部分、例えば接着剤の密着力が損なわれる接合部分等に
おいても撥液膜が形成されてしまい、十分な密着力が得
られないという問題があった。
On the other hand, in the chemical adsorption monomolecular film treatment method containing fluorine, it is possible to impart liquid repellency to the entire nozzle surface by simply immersing the nozzle in an organic solvent type treatment liquid for a certain period of time. It has an advantage that the cost can be reduced by the production. Also, because it is a monomolecular film by chemical adsorption,
The coating formed has the advantage of being very uniform and strong. However, since this method is a method of dipping in an organic solvent-based liquid, a liquid-repellent film is formed even in a portion where liquid repellency is a problem, for example, a joint portion where the adhesive force of the adhesive is impaired. However, there was a problem that sufficient adhesion could not be obtained.

【0006】本発明は上記従来の問題を解決するもので
あり、表面の必要部分にのみ弗素を含む化学吸着単分子
膜を形成したインクジェット吐出用ノズル板を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a nozzle plate for ink-jet discharge in which a chemisorption monomolecular film containing fluorine is formed only on a necessary portion of the surface.

【0007】本発明の他の目的は、上記インクジェット
吐出用ノズル板を容易に製造するための方法を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a method for easily manufacturing the above nozzle plate for ink jet ejection.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット吐出用ノズル板の製造方法
は、ノズル板の表面の一部にマスク膜を形成する工程
と、このノズル板の表面全体に弗素を含む化学吸着単分
子膜を形成する工程と、このノズル板の表面の一部に形
成されたマスク膜をその上層の単分子膜とともに剥離す
る工程とを有している。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing an ink jet discharge nozzle plate according to the present invention comprises a step of forming a mask film on a part of the surface of the nozzle plate, and The method includes a step of forming a chemisorption monomolecular film containing fluorine on the entire surface, and a step of peeling off the mask film formed on a part of the surface of the nozzle plate together with the monomolecular film as an upper layer.

【0009】より具体的には、例えばインクジェット吐
出用ノズル板の表面の一部に蒸着やスパッタリング等の
PVDにより金属膜を形成させる工程と、このノズル板
の表面全体に弗素を含む化学吸着単分子膜を形成させる
工程と、このノズル板の表面の一部に形成された金属膜
をエッチング液等により剥離する工程とを有している。
More specifically, for example, a step of forming a metal film by PVD such as vapor deposition or sputtering on a part of the surface of an ink jet discharge nozzle plate, and a chemisorption monomolecule containing fluorine on the entire surface of the nozzle plate. The method includes a step of forming a film and a step of peeling a metal film formed on a part of the surface of the nozzle plate with an etching solution or the like.

【0010】[0010]

【作用】したがって本発明によれば、例えばノズル板表
面の撥液性を必要としない部分に金属膜を形成する方法
では、このノズル板に対し弗素を含む化学吸着単分子膜
処理を行なうと、撥液性を有する単分子層は金属膜を形
成した部分では金属膜の上に成膜され、金属膜を形成し
ていない部分ではノズル基板に直接成膜される。次いで
このノズル板をエッチング液に浸漬し超音波をかける
と、エッチング液が単分子膜層の間を通り易くなり、そ
の結果、下層の金属膜を侵し、上層の単分子膜層ごと金
属膜が剥離される。また、このノズル基板の直接単分子
膜が形成されている部分では、下層がエッチング液に侵
されないので、そのまま撥液性を有する単分子膜が形成
されている。これにより、FEPに代表される弗素系ポ
リマー塗布膜と同等の撥液性を有する極めて薄いナノメ
ーターレベルの膜厚の弗化炭素系単分子膜をノズル表面
の望ましい部分にのみ均一に形成できる。さらに、これ
らの単分子膜はノズル基板表面と化学的に結合している
ため、非常に強固である。
Therefore, according to the present invention, for example, in a method of forming a metal film on a portion of the surface of a nozzle plate which does not require liquid repellency, when the nozzle plate is subjected to chemical adsorption monomolecular film treatment containing fluorine, The liquid-repellent monolayer is formed on the metal film in the portion where the metal film is formed, and is formed directly on the nozzle substrate in the portion where the metal film is not formed. Next, when this nozzle plate is immersed in an etching solution and ultrasonic waves are applied, the etching solution easily passes between the monomolecular film layers, and as a result, the metal film of the lower layer is attacked and the metal film is removed together with the monomolecular film layer of the upper layer. It is peeled off. Further, in the portion of the nozzle substrate where the monomolecular film is directly formed, since the lower layer is not attacked by the etching liquid, the monomolecular film having liquid repellency is formed as it is. As a result, it is possible to uniformly form a carbon fluoride-based monomolecular film having an extremely thin film thickness at the nanometer level and having liquid repellency equivalent to that of a fluorine-based polymer coating film represented by FEP, only on a desired portion of the nozzle surface. Furthermore, since these monomolecular films are chemically bonded to the surface of the nozzle substrate, they are very strong.

【0011】[0011]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明が適用された空電制
御型インクジェット記録装置の構成図である。図1にお
いて、101はボディ部材、102はエアノズル板、1
03はインクノズル板である。ボディ部材101の外壁
先端に接合された絶縁性材料で作られたエアノズル板1
02のエアノズル108は、同じく絶縁性材料で作られ
たインクノズル板103のインクノズル107と対向す
るように形成されている。エア供給源112で発生した
加圧エアは、エア供給路110よりエア室104に流入
し、エアノズル板102とインクノズル板103とによ
り形成されたエア層105を通って、エアノズル108
より流出している。このエア流はエアノズル108の近
傍で急激に変化しているため、インクノズル107より
エアノズル108に至る空間には急激な圧力勾配が生じ
ている。一方、インクノズル107に隣接したインク室
106はインク供給源113とインク供給路111を介
し連通しており、インク供給源113内のインクはエア
供給源112より一定のエア圧力が印加されている。信
号源115は、エアノズル108の出口付近に設けられ
た電極109と、インクノズル107のインク室106
に面した周辺に設けられた電極114に接続されてお
り、インクは電気抵抗の高い油性であるので、電極10
9とインクノズル107開口部に保持されたインク間に
電位差が生じさせられる。この電位差による静電力によ
って、インクノズル107開口部に生じるインクのメニ
スカスがエアノズル108の方向に引き伸ばされる。さ
らに、インクノズル107からエアノズル108に至る
空間には急激な圧力勾配が生じているため、インクノズ
ル107開口部に生じるインクメニスカスは一定以上引
き伸ばされると、前記圧力勾配により加速されエアノズ
ル108より飛翔する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a static electricity control type inkjet recording apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 1, 101 is a body member, 102 is an air nozzle plate, 1
Reference numeral 03 is an ink nozzle plate. An air nozzle plate 1 made of an insulating material and joined to the tip of the outer wall of the body member 101.
The No. 02 air nozzle 108 is formed so as to face the ink nozzle 107 of the ink nozzle plate 103 also made of an insulating material. The pressurized air generated by the air supply source 112 flows into the air chamber 104 from the air supply passage 110, passes through the air layer 105 formed by the air nozzle plate 102 and the ink nozzle plate 103, and the air nozzle 108.
More leaked. Since this air flow is rapidly changing in the vicinity of the air nozzle 108, a sharp pressure gradient is generated in the space from the ink nozzle 107 to the air nozzle 108. On the other hand, the ink chamber 106 adjacent to the ink nozzle 107 communicates with the ink supply source 113 via the ink supply path 111, and the ink in the ink supply source 113 is applied with a constant air pressure from the air supply source 112. .. The signal source 115 includes an electrode 109 provided near the outlet of the air nozzle 108 and the ink chamber 106 of the ink nozzle 107.
The ink is oily with a high electric resistance and is connected to the electrode 114 provided on the periphery facing the electrode 10.
9 and a potential difference is generated between the ink held in the openings of the ink nozzles 107. Due to the electrostatic force due to this potential difference, the meniscus of the ink generated at the opening of the ink nozzle 107 is extended toward the air nozzle 108. Further, since a rapid pressure gradient is generated in the space from the ink nozzle 107 to the air nozzle 108, when the ink meniscus generated at the opening of the ink nozzle 107 is stretched by a certain amount or more, the ink meniscus is accelerated by the pressure gradient and flies from the air nozzle 108. ..

【0012】次に、図2は前記インクジェットヘッドに
おけるノズル近傍の拡大断面を示している。図2に示す
ように、インクノズル107のメニスカス形成を安定さ
せて液滴生成の安定化を図るため、またエアノズル板1
02表面のインクや紙粉等による汚れを防止するため
に、エアノズル板102及びインクノズル板103の表
面やノズル壁面に撥油性、防汚性に優れた弗化炭素系化
学吸着単分子膜116が形成されている。
Next, FIG. 2 shows an enlarged cross section in the vicinity of the nozzle of the ink jet head. As shown in FIG. 2, in order to stabilize the formation of the meniscus of the ink nozzle 107 to stabilize the droplet generation, the air nozzle plate 1 is also used.
In order to prevent the surface of the air nozzle plate 102 and the ink nozzle plate 103 and the nozzle wall surface from being soiled by ink or paper dust, a carbon fluoride chemical adsorption monomolecular film 116 having excellent oil repellency and antifouling property is formed. Has been formed.

【0013】(実施例1)図3は、エアノズル板102
を裏側すなわちインクノズル板103側から見た平面図
である。ノズル加工の終了したガラス製エアノズル板1
02を用意し、アセトン、トリクロロエタン等の有機溶
剤で洗浄した後、ボディ部材101との接合部117を
除いた部分を金属パターンでマスクし、アルミニウムの
蒸着を行なう。蒸着終了後には接合部117のみにアル
ミニウムの金属薄膜が形成されている。次に、弗化炭素
系及びクロロシラン基を含む物質(弗化炭素系界面活性
剤)、例えばCF3 (CF2 7 (CH2 2 SiCl
3 を1重量%程度の濃度で非水系の溶媒、具体的には8
0重量%のn−ヘキサデカン(トルエン、キシレン、ジ
シクロヘキシル等でもよい。)と12重量%の四塩化炭
素と8重量%のクロロホルムを加えた溶媒に溶かした溶
液を調整し、エアノズル板102を2時間程度浸漬す
る。エアノズル板102のガラス表面及びアルミ蒸着膜
表面には酸化物が露出しており、その酸化物表面には空
気中の水分と反応した水酸基が多数含まれている。そこ
で、直鎖状弗化炭素基およびクロロシラン基を含む物質
に含まれるSiCl基と前記水酸基が反応し脱塩酸反応
が生じ、ノズル表面全体にわたって、(化1)の化学式
で表される結合が生成される。
(Embodiment 1) FIG. 3 shows an air nozzle plate 102.
FIG. 3 is a plan view of the ink from the back side, that is, the ink nozzle plate 103 side. Air nozzle plate 1 made of glass after nozzle processing
No. 02 is prepared and washed with an organic solvent such as acetone or trichloroethane, and then a portion excluding the joint portion 117 with the body member 101 is masked with a metal pattern, and aluminum is vapor-deposited. After the vapor deposition is completed, a metal thin film of aluminum is formed only on the joint portion 117. Next, a substance containing a fluorocarbon group and a chlorosilane group (a fluorocarbon surfactant), for example, CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 SiCl
3 at a concentration of about 1% by weight, a non-aqueous solvent, specifically 8
A solution prepared by dissolving 0 wt% n-hexadecane (toluene, xylene, dicyclohexyl, etc.), 12 wt% carbon tetrachloride and 8 wt% chloroform in a solvent was prepared, and the air nozzle plate 102 was kept for 2 hours. Immerse about. The oxide is exposed on the glass surface and the aluminum vapor deposition film surface of the air nozzle plate 102, and the oxide surface contains a large number of hydroxyl groups that have reacted with moisture in the air. Therefore, the SiCl group contained in the substance containing the linear carbon fluoride group and the chlorosilane group reacts with the hydroxyl group to cause a dehydrochlorination reaction, and a bond represented by the chemical formula (Formula 1) is formed over the entire nozzle surface. To be done.

【0014】[0014]

【化1】 [Chemical 1]

【0015】図4(a)に上記工程により弗素を含む単
分子膜を形成した後のエアノズル板102の拡大図を示
す。アルミニウムの金属膜118が存在する部分ではそ
の表面に単分子膜116が形成され、金属膜118がな
い部分ではエアノズル板102の表面に直接単分子膜1
16が形成されている。図4(a)中のA部の詳細図が
図5である。弗素を含む単分子膜116がエアノズル板
102表面と化学結合した状態を示しており、約15オ
ングストロームの膜厚が形成されている。このとき単分
子膜116は極めて強固に化学結合している。
FIG. 4A is an enlarged view of the air nozzle plate 102 after the monomolecular film containing fluorine is formed by the above process. The monomolecular film 116 is formed on the surface of the aluminum metal film 118 where it exists, and the monomolecular film 1 is directly formed on the surface of the air nozzle plate 102 where there is no metal film 118.
16 are formed. FIG. 5 is a detailed view of the portion A in FIG. The state is shown in which the monomolecular film 116 containing fluorine is chemically bonded to the surface of the air nozzle plate 102, and a film thickness of about 15 Å is formed. At this time, the monomolecular film 116 is extremely strongly chemically bonded.

【0016】次にこのエアノズル板102をエッチング
液、例えば、塩化鉄(II)水溶液と塩酸の混合液(他に
リン酸と硝酸と酢酸と水の混合液、希塩酸、水酸化ナト
リウム水溶液等でもよい。)に1分程度浸漬し、金属膜
を剥離する。塩化鉄(II)水溶液と塩酸の混合液では単
分子膜116への透過性が高く非常に短時間で剥離でき
た。その後、水で十分に洗浄する。
Next, the air nozzle plate 102 may be provided with an etching solution, for example, a mixed solution of an aqueous solution of iron (II) chloride and hydrochloric acid (in addition, a mixed solution of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid and water, dilute hydrochloric acid, an aqueous solution of sodium hydroxide, etc.). .) For about 1 minute to peel off the metal film. A mixed solution of iron (II) chloride aqueous solution and hydrochloric acid had high permeability to the monomolecular film 116 and could be peeled off in a very short time. Then, wash thoroughly with water.

【0017】以上の工程が終了した状態を図4(b)に
示す。エッチング液が単分子膜116の間を通って下層
の金属膜118を侵し、金属膜118が形成されていた
部分のみが単分子膜層116とともに剥離される。一
方、金属膜118が形成されていない部分には、単分子
膜116が剥離されることなく、依然強固な化学結合に
より成膜されている。
A state in which the above steps are completed is shown in FIG. The etching liquid penetrates between the monomolecular films 116 and attacks the underlying metal film 118, and only the portion where the metal film 118 was formed is peeled off together with the monomolecular film 116. On the other hand, in the portion where the metal film 118 is not formed, the monomolecular film 116 is not peeled off and is still formed by a strong chemical bond.

【0018】この単分子膜116が形成されたエアノズ
ル板102を用いて実使用を試みた。結果は、前記弗素
系ポリマー塗布のノズルに比べてインクに対する撥液
性、即ち濡れ防止効果には何等遜色もなく、また、表面
をプラスチックや紙で擦っても傷つけられたり、剥離や
磨耗が生じたりすることもなかった。さらに、単分子膜
を剥離した接合部においては接着剤の密着力もよく、十
分な封止ができた。また、本実施例においては、金属膜
の蒸着時にマスクを用いているため量産性があり、マス
クが可能な形状でさえあれば容易に金属膜パターンの形
成ができるため、剥離部分の幅や形状が複雑であっても
容易に目的を達せられる。
An attempt was made to actually use the air nozzle plate 102 having the monomolecular film 116 formed thereon. The result is that the liquid repellency to ink, that is, the effect of preventing wetting is comparable to that of the above-mentioned fluorine-based polymer-coated nozzle, and the surface is rubbed with plastic or paper, and is scratched, peeled or worn. There was nothing to do. Furthermore, the adhesive strength of the adhesive was good at the joint where the monomolecular film was peeled off, and sufficient sealing was possible. In addition, in this embodiment, since the mask is used during the vapor deposition of the metal film, there is mass productivity, and the metal film pattern can be easily formed as long as the mask can be formed. Even if it is complicated, the purpose can be easily achieved.

【0019】なお、インクノズル板103についても同
様の処理方法で撥液性被膜を形成することができる。イ
ンクノズル板103における弗化炭素系化学吸着単分子
膜116の形成が望ましくない部分は、同様にボディ部
材101との接合部およびインク室106に面した部分
であり、結局裏面全体である。したがって、インクノズ
ル板103の裏面全体にアルミニウム蒸着を行なって金
属膜を形成し、同様の処理を行なう。
A liquid repellent film can be formed on the ink nozzle plate 103 by the same processing method. The portion of the ink nozzle plate 103 where the formation of the carbon fluoride-based chemical adsorption monomolecular film 116 is not desirable is the portion that faces the joint with the body member 101 and the ink chamber 106, and is the entire back surface. Therefore, aluminum deposition is performed on the entire back surface of the ink nozzle plate 103 to form a metal film, and the same process is performed.

【0020】(実施例2)次に、親水性ではあるが水酸
基を含む割合が比較的少ないシリコンをノズル材とした
場合について説明する。
(Embodiment 2) Next, a description will be given of the case where silicon, which is hydrophilic but has a relatively small proportion of hydroxyl groups, is used as the nozzle material.

【0021】ノズル加工の終了したシリコン製ノズル板
を用意し、実施例1と同様に、後に撥油性被膜を必要と
する部分を金属パターンでマスクをし、蒸着によりアル
ミニウムの金属膜を形成する。トリクロロシリル基を複
数個含む物質(例えば、SiCl4 、SiHCl3 、S
iH2 Cl2 、またはCl−(SiCl2 O)n −Si
Cl3 (nは整数)。特に、SiCl4 を用いれば、分
子が小さく水酸基に対する活性も大きいので、ノズル表
面を均一に親水化する効果が大きい。)を混ぜた非水系
溶液(例えばクロロホルム溶媒に1重量%溶解した溶
液)に30分程度浸漬する。図6(a)のようにノズル
板201表面には親水性のOH基が比較的少量であるが
存在するので、表面で脱塩酸反応が生じトリクロロシリ
ル基を複数個含む物質のクロロシラン単分子膜が形成さ
れる。
A nozzle plate made of silicon which has been subjected to nozzle processing is prepared, and as in the case of Example 1, a portion where an oil repellent coating film is required later is masked with a metal pattern and a metal film of aluminum is formed by vapor deposition. Substances containing a plurality of trichlorosilyl groups (eg, SiCl 4 , SiHCl 3 , S
iH 2 Cl 2 or Cl- (SiCl 2 O) n -Si ,
Cl 3 (n is an integer). In particular, if SiCl 4 is used, since the molecule is small and the activity for the hydroxyl group is large, the effect of uniformly making the nozzle surface hydrophilic is large. ) Is mixed for about 30 minutes in a non-aqueous solution (for example, a solution of 1% by weight dissolved in a chloroform solvent). As shown in FIG. 6A, since there is a relatively small amount of hydrophilic OH groups on the surface of the nozzle plate 201, a dehydrochlorination reaction occurs on the surface and a chlorosilane monomolecular film of a substance containing a plurality of trichlorosilyl groups. Is formed.

【0022】例えば、トリクロロシリル基を複数個含む
物質としてSiCl4 を用いれば、ノズル表面には少量
の親水性のOH基が露出されているため、表面で脱塩酸
反応が生じ、(化2)のように分子が、−SiO−結合
を介して表面に固定される。
For example, when SiCl 4 is used as the substance containing a plurality of trichlorosilyl groups, a small amount of hydrophilic OH groups are exposed on the nozzle surface, and thus a dehydrochlorination reaction occurs on the surface, and (Chemical Formula 2) , The molecule is fixed to the surface via the —SiO— bond.

【0023】[0023]

【化2】 [Chemical 2]

【0024】その後、非水系の溶媒、例えばクロロホル
ムで洗浄して、さらに水で洗浄し反応させることによ
り、基材と反応していないSiCl4 分子は除去され、
ノズル表面に、(化3)の化学式に示されるシラノール
基を複数個含む図6(b)にみられるようなシロキサン
単分子膜202が得られる。
Thereafter, by washing with a non-aqueous solvent such as chloroform, and further washing with water to cause a reaction, SiCl 4 molecules which have not reacted with the base material are removed,
A siloxane monomolecular film 202 containing a plurality of silanol groups represented by the chemical formula (Chemical Formula 3) as shown in FIG. 6B is obtained on the nozzle surface.

【0025】[0025]

【化3】 [Chemical 3]

【0026】ここで得られる単分子膜202は、ノズル
との間では−SiO−の化学結合を介して完全に結合さ
れているので剥離することはない。また、得られた単分
子膜は表面にSi−OH結合を数多く持ち、当初の水酸
基の約3倍程度の数が生成された。
Since the monomolecular film 202 obtained here is completely bonded to the nozzle through the chemical bond of —SiO—, it is not peeled off. Further, the obtained monomolecular film had many Si—OH bonds on the surface, and about three times as many as the initial hydroxyl groups were generated.

【0027】そこでさらに、実施例1と同様に直鎖状の
弗化炭素基及びクロロシラン基を含む物質(弗化炭素系
界面活性剤)を所定濃度で非水系の溶媒に溶かした溶
液、例えば、CF3 (CF2 7 (CF2 2 SiCl
3 を用いて1重量%程度の濃度で溶かした80重量%n
−ヘキサデカン、12重量%四塩化炭素、8重量%クロ
ロホルム溶液を調整し、この中に前記表面にSi−OH
結合を数多く持つ単分子膜202を形成されたノズルを
1時間程度浸漬する。するとノズル表面に実施例1と同
様に(化1)の結合が生成され、図6(c)に示される
ように、弗素を含む単分子膜203が、下層シロキサン
単分子膜と化学結合した状態でノズル表面全体にわたっ
て約15オングストロームの膜厚で形成できた。次にこ
のノズル板を実施例1と同様に塩化鉄(II)水溶液と塩
酸の混合液であるエッチング液に30秒程度浸漬し、金
属膜を剥離する。その後、水で十分に洗浄する。
Then, as in Example 1, a solution containing a substance containing a linear carbon fluoride group and a chlorosilane group (a fluorocarbon surfactant) in a non-aqueous solvent at a predetermined concentration, for example, CF 3 (CF 2 ) 7 (CF 2 ) 2 SiCl
80 wt% n dissolved at a concentration of about 1 wt% using 3
-Hexadecane, 12 wt% carbon tetrachloride, 8 wt% chloroform solution was prepared, in which Si-OH was added to the surface.
The nozzle formed with the monomolecular film 202 having many bonds is immersed for about 1 hour. Then, the bond of (Chemical Formula 1) is generated on the nozzle surface as in Example 1, and the monomolecular film 203 containing fluorine is chemically bonded to the lower siloxane monomolecular film as shown in FIG. 6C. Thus, it was possible to form a film having a thickness of about 15 Å over the entire nozzle surface. Next, this nozzle plate is immersed in an etching solution which is a mixed solution of an aqueous solution of iron (II) chloride and hydrochloric acid for about 30 seconds in the same manner as in Example 1 to remove the metal film. Then, wash thoroughly with water.

【0028】この弗素を含む単分子膜203は、弗素系
ポリマー被膜と同等な撥液性、防汚性を確保し、剥離試
験を行なっても剥離することがなく、また高い耐磨耗性
をも実現した。
The fluorine-containing monomolecular film 203 ensures liquid repellency and antifouling properties equivalent to those of a fluorine-based polymer film, does not peel even after a peeling test, and has high abrasion resistance. Was also realized.

【0029】なお、上記各実施例では、蒸着用の金属に
剥離しやすく安価であるアルミニウムを用いたが、亜鉛
やニッケル等の他の金属を用いてもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, aluminum is used as the metal for vapor deposition because it is easy to peel and inexpensive, but other metals such as zinc and nickel may be used.

【0030】また上記各実施例では、弗化炭素系界面活
性剤として、CF3(CF2 7 (CH2 2 SiCl
3 を用いたが、アルキル鎖部分にC=CやC≡C基を付
加したり組み込んでおけば、単分子膜形成後5メガラド
程度の照射で架橋できるのでさらに単分子膜の硬度を向
上させることも可能である。
In each of the above-mentioned examples, CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 SiCl was used as the fluorocarbon surfactant.
Although 3 was used, if a C = C or C≡C group is added to or incorporated in the alkyl chain portion, crosslinking can be carried out by irradiation of about 5 megarads after formation of the monomolecular film, so that the hardness of the monomolecular film is further improved. It is also possible.

【0031】また、ノズル板に金属膜を形成する代わり
に、有機溶剤に溶けないで水溶性溶液に溶けるポリビニ
ルアルコール等のような有機高分子膜を形成して、弗化
炭素系単分子膜を形成した後、水洗いして有機高分子膜
とその上層の弗化炭素系単分子膜とを剥離するようにし
てもよい。
Instead of forming a metal film on the nozzle plate, an organic polymer film such as polyvinyl alcohol which is insoluble in an organic solvent but is soluble in an organic solvent is formed to form a carbon fluoride monomolecular film. After the formation, the organic polymer film may be washed with water to separate the carbon fluoride-based monomolecular film above it.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように本発明は、インクジェット
吐出用ノズル板の表面の必要部分にのみ弗素を含む化学
吸着単分子膜を形成したものであり、例えばボディ部材
との接合部やインク室に面する表面にはこのような単分
子膜を形成しないことにより、接着剤の密着力を高めた
り、インクの流動性を損なうことを防止することができ
る。
As described above, according to the present invention, a chemisorption monomolecular film containing fluorine is formed only on a necessary portion of the surface of an ink jet discharge nozzle plate. For example, a joint portion with a body member or an ink chamber is formed. By not forming such a monomolecular film on the surface facing to, it is possible to enhance the adhesive force of the adhesive and prevent the fluidity of the ink from being impaired.

【0033】また、本発明によるインクジェット吐出用
ノズル板の製造方法は、ノズル板の表面の一部にマスク
膜を形成する工程と、このノズル板の表面全体に弗素を
含む化学吸着単分子膜を形成する工程と、このノズル板
の表面の一部に形成されたマスク膜をその上層の単分子
膜とともに剥離する工程とを有するものであり、表面の
必要な部分にのみ単分子膜を有するノズル板を容易に製
造することができる。
The method for manufacturing an ink jet discharge nozzle plate according to the present invention comprises a step of forming a mask film on a part of the surface of the nozzle plate and a chemisorption monomolecular film containing fluorine on the entire surface of the nozzle plate. A nozzle having a step of forming and a step of peeling off the mask film formed on a part of the surface of the nozzle plate together with the monolayer film of the upper layer, and the nozzle having the monolayer film only on a necessary part of the surface. The plate can be easily manufactured.

【0034】また本発明のノズル板表面の一部に蒸着や
スパッタリング等のPVDにより金属膜を形成させる工
程と、このノズル板表面全体に弗素を含む化学吸着単分
子膜を形成させる工程と、このノズル板表面の一部に形
成された金属膜をエッチング液により剥離する工程を有
する製造方法によれば、ノズル板表面の撥液性の必要な
部分にのみ従来の弗素系ポリマー塗布膜と同等の撥液性
を有する弗化炭素系単分子膜を均一に形成することがで
き、また、形成された撥液膜は極めて薄いナノメータレ
ベルの膜厚の単分子層であるためエアノズル板の場合に
はエア層の厚みを一定にすることができ、またそのノズ
ル径を変形させることもノズルを詰まらせることもな
く、さらに、一度に多量の処理が可能となることから生
産コストを大幅に減少させることができる等の極めて有
用な効果を有する。
Further, a step of forming a metal film by PVD such as vapor deposition or sputtering on a part of the surface of the nozzle plate of the present invention, a step of forming a chemisorption monomolecular film containing fluorine on the entire surface of the nozzle plate, According to the manufacturing method having the step of peeling the metal film formed on a part of the nozzle plate surface with the etching solution, only the portion of the nozzle plate surface where liquid repellency is required is equivalent to the conventional fluorine-based polymer coating film. It is possible to uniformly form a carbon fluoride monomolecular film having liquid repellency, and the formed liquid repellent film is an extremely thin monolayer having a thickness of nanometer level. The thickness of the air layer can be kept constant, the nozzle diameter is not deformed and the nozzles are not clogged, and a large amount of processing can be performed at one time, greatly reducing production costs. It has very beneficial effects such as can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるノズル板を適用した空電制御型イ
ンクジェット記録装置の一実施例を示す概略断面図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a static control type ink jet recording apparatus to which a nozzle plate according to the present invention is applied.

【図2】同装置におけるノズル板の部分拡大断面図FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of a nozzle plate in the same device.

【図3】同装置におけるエアノズル板の下面図FIG. 3 is a bottom view of an air nozzle plate in the same device.

【図4】(a)本発明の第1の実施例における撥液膜成
膜後の部分拡大断面図 (b)本発明の第1の実施例における金属膜剥離後の部
分拡大断面図
FIG. 4A is a partially enlarged cross-sectional view after forming a liquid repellent film according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4B is a partially enlarged cross-sectional view after peeling a metal film according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例を説明するためのノズル
表面の拡大概念図
FIG. 5 is an enlarged conceptual view of a nozzle surface for explaining the first embodiment of the present invention.

【図6】(a),(b),(c)本発明の第2の実施例
を説明するためのノズル表面の拡大概念図
6A, 6B, and 6C are enlarged conceptual views of a nozzle surface for explaining a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ボディ部材 102 エアノズル板 103 インクノズル板 104 エア室 105 エア層 106 インク室 107 インクノズル 108 エアノズル 109 電極 110 エア供給路 111 インク供給路 112 エア供給源 113 インク供給源 114 電極 115 信号源 116 弗化炭素系化学吸着単分子膜 117 接合部 118 金属膜 201 ノズル板 202 シロキサン単分子膜 203 弗化炭素系単分子膜 101 Body Member 102 Air Nozzle Plate 103 Ink Nozzle Plate 104 Air Chamber 105 Air Layer 106 Ink Chamber 107 Ink Nozzle 108 Air Nozzle 109 Electrode 110 Air Supply Channel 111 Ink Supply Channel 112 Air Supply Source 113 Ink Supply Source 114 Electrode 115 Signal Source 116 Fluoridation Carbon-based chemical adsorption monomolecular film 117 Bonding part 118 Metal film 201 Nozzle plate 202 Siloxane monomolecular film 203 Carbon fluoride monomolecular film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 田 元 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 斉 藤 幸 一 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Gen Oda, 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Matsushita Giken Co., Ltd. (72) Inventor, Koichi Saito, East Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture 3-10-1, Mita Matsushita Giken Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面の必要部分にのみ弗素を含む化学吸
着単分子膜を形成したインクジェット吐出用ノズル板。
1. A nozzle plate for ink jet discharge, wherein a chemisorption monomolecular film containing fluorine is formed only on a necessary portion of the surface.
【請求項2】 インクジェット吐出用ノズル板の表面の
一部にマスク膜を形成する工程と、前記ノズル板の表面
全体に弗素を含む化学吸着単分子膜を形成する工程と、
前記ノズル板の表面の一部に形成されたマスク膜をその
上層の単分子膜とともに剥離する工程とを含むインクジ
ェット吐出用ノズル板の製造方法。
2. A step of forming a mask film on a part of the surface of the inkjet discharge nozzle plate, and a step of forming a chemisorption monomolecular film containing fluorine on the entire surface of the nozzle plate.
A method of manufacturing an inkjet discharge nozzle plate, which comprises a step of peeling a mask film formed on a part of the surface of the nozzle plate together with an upper monolayer film thereof.
【請求項3】 ノズル板表面のマスク膜が金属膜である
請求項2記載のインクジェット吐出用ノズル板の製造方
法。
3. The method for manufacturing an inkjet discharge nozzle plate according to claim 2, wherein the mask film on the surface of the nozzle plate is a metal film.
【請求項4】 ノズル板表面の金属膜をPVDにより形
成することを特徴とする請求項3記載のインクジェット
吐出用ノズル板の製造方法。
4. The method for manufacturing a nozzle plate for ink jet ejection according to claim 3, wherein the metal film on the surface of the nozzle plate is formed by PVD.
【請求項5】 ノズル表面の金属膜をエッチング液によ
り剥離することを特徴とする請求項3または4記載のイ
ンクジェット吐出用ノズル板の製造方法。
5. The method for manufacturing an inkjet discharge nozzle plate according to claim 3, wherein the metal film on the nozzle surface is removed by an etching solution.
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