TWI247682B - Ink jet head and its manufacture method - Google Patents

Description

1247682 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係爲一種在噴墨頭之噴嘴表面上的排液處理。 【先前技術】 近來，改善較小液滴、較高驅動頻率及較多噴嘴數目 之技術持續地發展，以使得噴墨記錄系統之記錄特性更爲 進步。影像記錄係藉著自噴射口噴出小液滴形式之液體， 且此小液滴黏附於該記錄介質（一般爲紙）而進行。 此情況下，表面處理對於藉著使噴射口表面在所有時 間皆保持相同狀況以維持噴射性能而言變得更爲重要。 而且，一般係藉例如橡膠葉片定期拭除殘留於該表面 上之墨液，以保持噴墨頭中噴射口表面之狀況。爲易於擦 拭及耐擦拭性，需要排液性材料。 因爲用於噴墨頭之墨液在許多情況下並非中性，故該 排液性材料應亦需具有耐墨液性，且對於噴嘴具有黏附 力。 此外，近年來因爲噴嘴需要精密之噴觜結構以得到高 品質影像，故排液性材料亦應需具有對應於藉微影法來圖 案化的感光特性。 本發明將具有含氟基團之可水解矽烷化合物應用於噴 嘴表面之排液處理。 提出以下官方記錄以作爲使用具有含氟基團之可水解 矽烷化合物的習用實例。 -5- (2) 1247682 曰本專利公開申請案編號Η〇6· 1 7 1 094及編號則6-2 1 0 8 5 7出示在噴嘴表面進行所謂矽烷偶聯處理的方法， 其使用具有含复基團之可水解砂院化合物預先形成氧化物 粒子層。 然而，前述方法未得到充分之耐擦拭性。此外，難以 藉由前述系統在排液性材料上產生感光特性。 美國專利第53910,372號、ΕΡ Β1 778869及日本專利 公告編號Η10-5〇587〇出示由包含具有含氟基團之可水解 矽烷化合物及具有與該基材反應之取代基的矽烷化合物之 縮合組成物所組成的塗層及噴墨噴嘴的應用可能性。且提 及胺基、殘基等爲與該基材反應之取代基。 前述組成物中，排液層之交聯表示經由水解及縮合形 成矽氧烷網絡。 通常交聯之矽氧烷網絡受噴墨記錄系統所使用之墨液 所彭響’尤其是該墨液並非中性水溶液時。砂氧院網絡再 次水解，且排液性降低。而且，前述組成物未提及感光特 性。 美國專利第6,283,578號、ΕΡ Β1 816094揭示使用具 有感光自由基可聚合基團之矽烷化合物之排液性表面處 理。此組成物中，排液層之交聯係表示形成矽氧烷網絡及 感光-自由基聚合。而感光-自由基聚合係對應之感光特 性。排液性係自矽氧烷網絡本身所衍生。 而且，前文說明係表示當需要較高之排液性時，具有 含氟基團之可水解矽烷化合物塗層作爲位於前述矽氧烷結 -6 - (3) (3)1247682 構上之第二層。 然而，前述雙層組成物中，因爲具有含氟基團之可水 解矽烷化合物層本身不具有感光特性，故無法賦予感光特 性。

Jpn. J. Appl. Phy s. Vol. 4 1 ( 2002) P. 3 8 9 6-3 90 1 揭 示特定芳基矽烷與具有含氟基團之可水解矽烷化合物的縮 合產物以作爲排液層，其於鹼性墨液中顯示優越之耐用 性。然而，在前述組成物中，難以附加感光特性。 而且，此申請人已提出日本專利公開申請案編號 H〇4-l〇940至編號H04- 1 0942所示之方法作爲高品質IJ 記錄方法。 此外，此申請人提出日本專利公開申請案編號H0 6-286 149所示方法作爲製造用於前述日本專利公開申請案 編號H04- 1 0940至編號H04- 1 0942所示之IJ記錄方法之 最佳IJ頭的方法。 前述方法使用供噴嘴部分使用之感光性材料，且以微 影術實現精密之噴嘴結構。 本文前述習用實例所示之排液性材料難以具有感光特 性’且難以達到使用微影術形成噴嘴的應用。 另一方面，此申請人提出日本專利公開申請案編號

Hll'322896、編號 H11-335440、編號 2000-322896 之公 開材料作爲排液性材料，其具有可應用於前述日本專利公 開申請案編號H06-28 6 1 49之感光特性。 雖然前述排液性材料之感光特性、高排液性、及與噴 (4) (4)1247682 嘴材料之黏著力等性質優越，但仍需要較高之排液性、耐 擦拭性（以保持高排液性）及擦拭簡易性，因其需高速輸 出較高品質影像。 美國專利第5,644,014、EP B1 587667及日本專利公 告編號33〇6442出示使用具有含氟基團之可水解矽烷化合 物的排液性材料。 雖然前述材料顯示使用感光自由基聚合的感光固化 性，但未提及使用微影術之圖案形成或於噴墨頭的應用。 【發明內容】 本發明係針對前述許多重點而完點，用以同時得到高 排液性、高耐擦拭性（以保持高排液性）、擦拭簡易性及 對噴嘴材料之高黏著力，且提供噴墨頭之排液性材料，其 實現高品質影像記錄。 此外，本發明於前述排液性提供感光特性，且提供製 造用於高品質影像記錄之噴墨頭的方法。 設計以達到前述目的之本發明係爲噴墨負，其中該噴 射表面具有排液特性；其中該噴射口表面係由包含具有含 氟基團之可水解矽烷化合物及具有陽離子可聚合基團之可 水解砂《完化合物的縮合產物製得。 設計以達到前述目的之另一本發明係爲一種製造噴墨 頭的方法，其包括： 在感光可聚合樹脂層上形成感光可聚合排液層後，同 時藉著圖案曝光及顯影而形成具有排液特性之噴嘴表面， -8- (5) (5)1247682 其中該感光可聚合之排液層係含有具含氟基團之可水解矽 烷化合物及具有陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物的 縮合產物。 此外，較佳係爲一種製造噴墨頭之方法，其包括： 使用於噴墨加壓元件上之可溶解之樹脂材料在基材上 形成墨液軌跡圖案， 於該可溶解樹脂材料圖案上形成可聚合之樹脂塗層.， 於該樹脂塗層上形成排液層， 藉著移除位於噴墨加壓元件上方之樹脂塗層及排液層 而形成墨液噴射口， 將可溶解之樹脂材料圖案溶解， 其中該排液層係含有具含氟基團之可水解矽烷化合物 與具陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物的縮合產物。 【實施方式】 詳細描述本發明。如前文所述，已知使用具含氟基團 之可水解矽烷化合物作爲噴墨頭之排液層。 然而，當具有含氟基團之可水解矽烷化合物經由水解 反應與噴嘴表面反應且排液層係接近單分子層時，該排液 層在淸潔該噴嘴表面之擦拭操作中剝離，無法保持噴嘴表 面之排液性能。通常，因爲排液層始終與非中性之記錄液 體接觸，故排液性因水解反應而受損。此外，難以產生用 以形成高精密噴嘴結構的感光特性。此等發明者加以硏究 檢測結果發現，前述問題可藉著使用具有含氟基團之水解 - 9- (6) 1247682 石夕院化合物及具有陽離子可聚合基團之水解化合物的縮合 產物形成排液層而得到解決。 根據本發明排液層之組成，固化材料具有自可水解石夕 燒形成之矽氧烷框架（無機框架）及藉著固化該陽離子可 聚合基團所形成之框架（有機框架：使用環氧樹脂時爲醚 鍵）°固化之材料因而變成所謂之有機及無機混雜固化材 料，大幅改善耐擦拭及耐其記錄液體之性質。即，推論在 與僅由矽氧烷框架形成之排液層比較下，因爲本發明排液 層具有有機框架，故其薄膜強度改善且其耐擦拭性改善。 而且，因爲有機框架係藉陽離子聚合（一般爲醚鍵形 成）形成’故該排液層之框架難以水解，即使記錄液體非 中性時亦然。得到優越之耐記錄液體性質。此情況下當有 機框架係藉自由聚合形成時，以甲基丙烯氧基爲代表之許 多自由可聚合基團包括相當無法對抗水解之酯鍵，此非耐 記錄液體性所期望。本發明中，形成排液層係具藉陽離子 聚合製得之有機框架及矽氧烷框架，亦降低矽氧烷框架之 再水解，且使其耐記錄液體性質令人意外地改善。 而且，根據本發明，在排液層固化時形成之矽氧烷框 架及藉陽離子聚合形成之有機框架亦與噴嘴表面形成化學 鍵結’改善對噴嘴表面之黏著性。尤其，就黏著性之觀點 而言，特別期望於陽離子可聚合噴嘴層上形成排液層，之 後同時使排液層及噴嘴層固化。而且，在本發明排液層 中，排液層內包括陽離子感光聚合起始劑使其可藉著照光 生成酸，並藉著陽離子可聚合層之聚合將排液層固化。雖 -10- (7) (7)1247682 然可水解矽烷化合物之固化（水解及縮合反應）通常藉熱 進行，但水解反應係藉著酸之存在而促進，故可形成堅固 之框架。此外，可於前述實施例之排液層提供感光性，其 可形成精密之噴嘴結構。而且，在陽離子可聚合噴嘴層上 形成排液層，之後同時固化該排液層及該噴嘴層之實施例 中5在排液層及噴嘴層兩者皆包括陽離子感光聚合起始劑 之情況下，當然可固化兩層。此等發明者發現排液層可藉 陽離子聚合來固化，在排液層不包括該陽離子感光聚合起 始劑（僅有噴嘴層包括）之令人意外實施例中亦然。推論 此種現象係該噴嘴層中藉照光自陽離子感光聚合起始劑生 成之酸可擴散至該排液層內，故該排液層亦可固化。而前 述實施例之優點爲因爲排液層之固化僅發生於該噴嘴層固 化之部分’故噴嘴圖案化之條件與排液層無關。即，不需 考慮排液層與噴嘴層之間的感光性差異。通常，難以使得 兩層或多層感光性樹脂層之感光性質完全相同。 其次’詳細描述本發明所使用之排液層的組成材料。 就具有含氟基團之可水解矽烷化合物而言，適當地使 用通式（1 )之具有氟化烷基的烷氧基矽烷。

RfSi ( R)bX ( 3.b) ( 1) 其中Rf係爲具有1至3 0個鍵結於碳原子之氟原子的 不可水解取代基，R係爲不可水解取代基，X係爲可水解 取代基，且b係爲由0至2之整數，以〇或〗爲佳，尤其 -11 - (8) 1247682 是〇。 特佳取代基Rf係爲CF3 ( CF2)„-Z-，其中η及Ζ係如 以下通式（4)所定義。 CF3 ( CF2)n-Z-SiX3 ( 4) 其中X係如通式（1)所定義，以甲氧基或乙氧基爲佳，Z 係爲二價有機基團，且η係爲由0至20之整數，以3至 1 5爲佳，5至1 0更佳。較佳Ζ含有不多於1 0個碳原子， 且Ζ更佳係爲具有不多於6個碳原子之二價伸烷基或伸烷 基氧基，諸如亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、亞甲基 氧基、伸乙基氧基、伸丙基氧基及伸丁基氧基。最佳爲伸 乙基。 至於化合物4之實例，包括下列化合物，但本發明不 限於此等化合物。 CF3-C2H4-S1X3 C2F5-C2H4-SiX3 C4F9-C2H4-SiX3 C6F13-C2H4-SiX3 C8F17-C2H4-SiX3 C10F21-C2H4 - SiX3 X係爲甲氧基或乙氧基。當前述縮合產物使用至少兩 -12- (9) 1247682 種具有含氟基團之可水解砂烷製備時，該矽烷中含有不同 數目之氟原子。 例如，同時使用 C6F13-C2H4-SiX3、C8F17-C2H4-SiX3 及CIQF2I-C2H4-SiX3之情況。前述含氟基團具有在排液層 表面排列之傾向。此情況下’因爲表面上之氟化物濃度在 具有不同長度之氟-烷基存在下變得較所有氟-烷基具有相 同長度之情況高，故此等發明者發現排液性、耐擦拭性及 耐記錄液體性質有所改善。雖然此種現象之因素不明，但 推測具有不同長度之氟-烷基本身可存在較高疾病，因爲 氟-院基具有直線形狀’且在表面中採取對於氟原子高電 子密度之排斥力最有利之構形。 其次’具有陽離子可聚合基團之砂院化合物的實例係 出示於以下通式（2)。

Rc-Sl ( R)bX(3-B) ( 2) 其中Rc係爲具有陽離子可聚合基團之不可水解取代 基，R係爲不可水解之取代基，χ係爲可水解之取代基， 且b係爲〇至2之整數。 至於陽離子可聚合有機基團，可使用環氧基及環氧丙 烷基所代表之環醚基、乙烯醚基等。就可利用性及反應控 制而言，以環氧基爲佳。 詳言之，以下列化合物爲例。 縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷， -13- (10) 1247682 縮水甘油氧丙基三乙氧基矽烷， 環氧基環己基乙基三甲氧基矽烷， 環氧基環己基乙基三乙氧基矽烷等。 本發明不限於前述化合物。 本發明中，排液層係由包含具有含氟基團之可水解矽 火兀化□物及具有陽離子可聚合基團之可水解砂院化合物的 固化縮合產物。更佳係除了具有含氟基團之可水解矽烷化 合物及具有陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物之外， 該固化縮合產物另外包含經烷基取代、經芳基取代或未經 取代之可水解矽烷化合物。該經烷基取代、經芳基取代或 未經取代之可水解矽烷化合物可用於控制該排液層之物 性。 該經烷基取代、經芳基取代或未經取代之可水解矽烷 化合物的實例係出示於以下通式（3 )。 R a - S 1 X ( 4 - a ) ( 3 )

Ra係爲进自經取代或未經取代之烷基及經取代或未 經取代之芳基的不可水解取代基，X係爲可水解取代基， 且a係爲0至3之整數。特別可提及四甲氧基矽烷、四乙 氧基矽烷、四丙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙 氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙其 三乙氧基矽烷、乙基三丙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷^ 丙基三乙氧基砂院、丙基三丙氧基矽烷、苯基三甲氧=砂 -14- (11) 1247682 烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三丙氧基矽烷 '二苯基二甲 氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、 二甲基二乙氧基矽烷等。本發明不限於前述化合物。 縮合產物之組成物，即前述本發明組份具有含氟基團 之可水解矽烷化合物、具有陽離子可聚合基團之可水解矽 烷化合物及經烷基取代、經芳基取代或未經取代之可水解 石夕院化合物之結合比例係根據用途適當地決定。至於具有 含氟基團之可水解矽烷化合物的添加量，期望其爲0 5至 2 0旲耳％ ’以1至1 〇莫耳％更佳。當添加量較低時，無 法得到充分之排液性，當添加量較高時，無法得到均勻之 排液層。當排液層表面之均勻性不足時，光於排液層表面 散射。當排液層具有感光性時，尤其不期望此種狀況。 而且，具有陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物與 經烷基取代、經芳基取代或未經取代之可水解矽烷化合物 之結合比例係具有1 0 : 1至1 : 1 〇之期望範圍。 通常，噴墨頭之排液層中，期望具有幾乎沒有不均勻 之平坦表面。具有不均勻之排液層顯示對抗記錄液滴之高 排液性（高前進接觸角或高靜態接觸角）。然而當記錄液 體於擦拭操作中摩擦該排液層時，記錄液體保持於凹陷部 分中，結果可能破壞該排液層之排液性。此種現象在記錄 液體含有顏料（即有色物質粒子）之實施例中較爲明顯， 因爲該有色物質粒子進入且黏附於該凹陷部分。因此，至 於顯示排液層不均勻之表面糙度R a，期望低於 5.0奈 米，尤其更期望Ra低於1 . 0奈米。本發明中，爲形成具 -15- (12) 1247682 有平坦表面之排液層，藉著控制具有含氟基團之可水解砂 烷化合物的量、適當地控制經烷基取代、經芳基取代或未 經取代之可水解矽烷化合物的量而達成。 本發明排液層係藉著使具有含氟基團之可水解砂院化 合物、具有陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物及（若 需要）經烷基取代、經芳基取代或未經取代之可水解矽院 化合物之縮合產物進行固化而形成於噴嘴上。 5亥可水解縮合產物係藉著於水存在下進行具有含氟基 團之可水解矽烷化合物、具有陽離子可聚合基團之可水解 矽烷化合物及（若需要）經烷基取代、經芳基取代或未經 取代之可水解矽烷化合物之水解反應而製備。 產物之縮合程度可適當地藉縮合反應之溫度、pIi等 來加以控制。而且，亦可使用金屬醇鹽作爲水解反應之觸 媒，控制水解反應之縮合程度。金屬醇鹽可提及烷醇錨、 烷醇鈦、烷醇鉻及其複合物（乙醯基丙酮複合物等）。 而且，提及鏺鹽、硼酸鹽、具有醯亞胺結構之化合 物、具有三畊結構之化合物、偶氮基化合物或過氧化物作 爲陽離子感光-聚合起始劑。就靈敏度及安定性而言，期 望芳族銃鹽或芳族鎭鹽。 隨之說明具有本發明排液層之噴墨頭的實例。 圖1A、1B、1C及1D係爲出示本發明噴墨頭之製造 方法的槪念圖。 首先，圖1 A出示排液層1 1係形成於樹脂噴嘴板j 2 或S U S板上。 -16- (13) 1247682 排液層1 1係使用含有縮合產物之液體藉著噴霧、浸 塗或旋塗而施加’該縮合產物係藉著使具有含氟基團之可 水解矽烷化合物、具有陽離子可聚合基團之可水解矽烷化 合物及（若需要）經烷基取代、經芳基取代或未經取代之 可水解矽烷化合物進行水解反應，之後以熱處理或照光加 以固化而製備。排液層1 1之厚度係藉由使用形式而適當 地決定’期望約0.1至2微米之範圍。之後，藉著在上層 形成有排液層之噴嘴板進行機械加工技術，諸如激勵雷射 處理、脈衝雷射處理及放電處理，以形成噴墨出口（圖 1 B)。 排液層之固化當然可在形成噴墨出口 1 3之後進行。 此外，在噴墨出口處理時，可將保護膜等適當地配置於排 液層上。 前述技術係爲所期望之實施例，因爲噴嘴板及排液層 可藉封裝處理，故排液材料不會進入該噴墨出口內。 之後，製備包含噴墨壓力生成元件15及通道元件16 之基材14(圖1C)。噴墨頭係藉著黏著基材及包含噴 墨出口之噴嘴板而完成，若需要則經由黏著層。 而且’若於前述方法中使用感光可固化材料作爲噴嘴 板，則亦可如下產生噴嘴板。 噴嘴材料2 1係形成於基礎元件22上，如圖2 A所 示°排液層2 3係藉著施加含有可水解縮合產物之液體而 形成於噴嘴材料2 3上，該縮合產物係藉著使具有含氟基 團之可水解矽烷化合物、具有陽離子可聚合基團之可水解 -17 - (14) (14)1247682 矽蛻化合物及（若需要）經烷基取代、經芳基取代或未終 取代之可水解矽烷化合物進行水解反應而製備（圖2 b >。 噴嘴材料23及排液層27係使用圖案曝光加以固化，如圖 2 C所示，而未固化部分係藉顯影處理移除（圖2D)。形 成具有排液層之噴嘴之後，適當地自基礎元件剝除。之 後’製備包含噴墨壓力生成元件及通道元件之基材。而噴 墨頭係藉著黏著基材及包含噴墨出口之噴嘴板而完成，若 需要則經由黏著層。 其次，說明本發明實施例，其係應用於日本專利公開 申請案編號H06-2S6149所述之前述製造噴墨頭的方法。 該製造噴墨頭的方法係包括： 使用可溶性樹脂材料於基材上形成墨液通道圖案，該 基材中形成噴墨壓力生成元件， 藉者施加可聚合之塗覆樹脂於可溶性樹脂材料層上以 作爲墨液通道牆，而形成塗覆樹脂層， 於塗覆樹脂層中形成噴墨出口且於噴墨壓力生成元件 上方形成排液層。 溶解該可溶性樹脂材料層，其中該排液層含有具有含 氟基團之可水解矽烷化合物與具有陽離子可聚合基團之可 水解矽烷化合物的固化縮合產物。 以下以典型槪念圖說明。 圖3A係爲形成噴墨壓力生成元件32之基材31的透 視圖。圖3 B係爲圖3 A之3 B - 3 B剖面圖。圖3 C係爲以可 溶解樹脂材料形成墨液通道圖案3 3的基材之圖。適當地 -18- (15) 1247682 使用正片型光阻，尤其是具有相對高之分子量的感光可分 解正片型光阻，以避免墨液通道圖案崩塌，即使在後續過 程中形成噴嘴材料層時亦然。 其次，圖3 D出示塗覆樹脂層3 4係形成於墨液通道 圖案上。 塗覆樹脂層係爲可藉照光或熱處理而聚合之材料，尤 其是陽離子感光可聚合樹脂適於作爲塗覆樹脂層。圖3 E 出示排液層3 5係進一步形成於該塗覆樹脂層上。 該塗覆樹脂層及排液層可藉旋塗法、直接塗覆法等適 當地形成。直接塗覆法特別適用於形成排液層。雖然塗覆 樹脂層包括陽離子起始劑必要成份，但該排液層並非必要 包括前述陽離子起始劑。該排液層可藉著在塗覆樹脂層固 化時生成之酸來加以固化。之後，噴射出口 3 6係藉著經 由圖3 F所示之罩幕進行圖案曝光且如圖3 G所示般顯影 而形成。而且藉著適當地設定罩幕圖案及曝光條件，可僅 部分移除該排液層（噴射出口形成部分除外）。即，當罩 幕圖案低於容限時，僅部分移除排液層。該容限解析度係 表示塗覆樹脂層未顯影至基材之圖案尺寸。（圖3H及 31) 〇 如前文所述，本發明排液層具有高度排液性及耐擦拭 性。因此，當進行擦拭操作時，應移除之記錄液滴可能滾 動，而被拉至噴射出口。結果，可能發生不噴射記錄液滴 之情況。 爲防止此種現象，日本專利公開申請案編號H06_ (16) 1247682 h〇859已提出在噴嘴表面中建立排液區及非排液區。如 前文所述，本發明可輕易形成圖案，其不會部分存在於排 液層中，而防止不噴射墨液。 其；入，墨液供應開口 3 7係適當地形成於基材（圖 °J)，且使墨液通道33圖案溶解（圖3K)。最後，若需 要，則藉熱處理使噴嘴材料及感光性排液性材料完全固 化，完成噴墨頭。說明用圖式係描述使用陽離子感光可聚 合材料作爲塗覆樹脂層之情況。 可箱者使用熱固性陽離子聚合材料作爲塗覆樹脂層， 且在形成排液層之後使用激勵雷射取代圖案曝光以藉消融 移除塗覆樹脂層及排液層而形成噴射出口。 實施例 (合成例1) 可水解縮合產物係根據以下方法製備。縮水甘油基丙 基三乙氧基矽烷28克（0.1莫耳）、甲基三乙氧基矽烷18 克（0.1莫耳）、十三氟_1，1，2,2·四氫辛基三乙氧基矽烷 6 · 6克（0.0 1 3莫耳，等於在可水解矽烷化合物總量中6 莫耳％)、水1 7.3克及乙醇3 7克於室溫下攪拌，之後回流 2 4小時，因而得到可水解縮合產物。 此外，縮合產物以2- 丁醇及乙醇稀釋至非揮發物含 量爲7重量％，得到形成排液層之組成物1。 此外’組成物1 1 〇 〇克添加六氟銻酸芳族锍鹽0.04 克（商標SP170，Asahi Denka Κ.Κ.製造）作爲陽離子感光 -20- (17) 1247682 聚合起始劑，得到形成排液層之組成物2。 (合成例2) 可水解縮合產物係使用十三氟-H 2，2 _四氫 氧基砂院與十七氟- m2 -四氫癸基三乙氧基矽 克混合物取代合成例1中之十三氟-丨，丨，2，2 _四氫 氧基砂烷6.6克而製得。其他條件皆相同。 此外’縮合產物以 2-丁醇及乙醇稀釋至非 量7重量％，得到形成排液層之組成物3。此外 3 1〇〇克添加六氟銻酸芳族銃鹽〇.04克（商標 Asahi Denka K.K.製造）作爲陽離子感光聚合起始 形成排液層之組成物4。 (實施例1 ) 前述組成物2及4係藉滾塗法施加於聚醯胺 施加溶劑係於90 °C下乾燥並加熱1分鐘，因而 薄膜。 之後，組成物2及4藉著使用紫外線輻射設 於90 °C加熱4分鐘而固化。此外，藉著於加熱爐 °C下加熱1小時，終止固化反應並形成排液層。 用自動接觸角測量儀（Kyowa Interface Science， 量對於墨液噴射墨液之接觸角，以評估排液性。 Θ a表示後退接觸角，且0 r表示前進接觸角。 明檢測，期望對於墨液之接觸角（尤其是後退接 辛基三乙 烷之 4.4 辛基三乙 揮發物含 ，組成物 SP170 ， 劑，得到 薄膜上， 形成施加 備曝光並 中在200 之後，使 CA-W)測 下文中， 根據本發 觸角，其 -21 - (18) 1247682 對自噴嘴表面擦除墨液具有極大影響）較高。結果出示於 表1。 表1 記錄液體 墨液 B C I - 3 B k 墨液 B I C - 8 B k Θ a Θ r Θ a Θ r 排液層2 85° 75° 90。 78° 排液層4 89° 80° 95° 83 ° 此情況下，購自CANON之BCI-3Bk係爲表面張力約 40 mN/m之中性顏料墨液。亦購自C ΑΝ Ο N之B CI - 8 B k係 爲表面張力約4 2 m N / m之驗性染料墨液。 之後，藉著將表面形成有排液層之聚醯胺薄膜浸入溫 度爲60°C之BCI-3Bk及8Bk中歷經四週，以檢測排液層 之耐墨液性。結果出示於表2或3中。 一表2 (墨液BCI-3Bk之結果） 記錄液體墨 第一階段 浸漬四週後 液 BCI-3Bk Θ a Θ r Θ a Θ r 排液層2 85° 75° 71° 6 1° 排液層4 89° 80° 83° 69° -22- (19) 1247682 表3 (墨液BCI-8Bk之結果） 記錄液體墨 第一階段 浸漬四週後 液 BCI-8Bk Θ a Θ T Θ a θ T 排液層2 90° 78 0 72° 56° 排液層4 95° 83 0 84° 67° 由前述結果所示，本發明排液層對墨液顯示極高之接 觸角，即高排液性。 -另外在浸漬試驗後亦保持充分之排液性，表示有長 期保存性。 -進一步改善之排液性，尤其是耐鹼性墨液性質，即 使在可水解縮合產物係由二或多種具有不同長度之氟化烷 基的可水解矽烷化合物所構成時亦然。 該噴墨出口係藉著根據前述方法使表面上具有排液層 之聚醯胺薄膜照射激勵雷射而形成。之後，如圖1 A、 IB、1C及ID所示，該薄膜係整合於具有噴墨壓力生成 元件及墨液通道牆之基材上，以得到噴墨頭。前述噴墨頭 之列印品質極爲淸晰。 (實施例2) 此實施例中，噴墨頭係根據前述圖3A、3B、3C、 3 D、3 E及3 G所示之方法製得。 首先’製備具有電熱轉化元件以作爲噴墨壓力生成元 件之砂基材’施加薄膜聚甲基異丙烯基酮（〇Dur_1010， -23- (20) 1247682

Tokyo Oka Kogyo Kabushiki Kaisha)藉旋轉塗覆施加於此 矽基材上，以作爲可溶性樹脂材料層。之後，於1 2 0 °c下 預先烘烤6分鐘後，墨液通道之圖案曝光係藉罩幕校準器 UX3000 ( USHIO Electrical machinery)進行。 曝光時間3分鐘，顯影係以甲基異丁基酮/二甲苯 =2 / 1進行，以二甲苯淋洗。 該聚甲基異丙烯基酮係爲所謂正片型光阻，其藉紫外 線輻射而分解且變成可溶。可溶樹脂材料之圖案係於未在 圖案曝光情況下曝光之部分中形成，得到墨液供應通道圖 案（圖3 C)。可溶樹脂材料層於顯影後之厚度係爲2 0微 米。之後，由表4所示之陽離子感光聚合所構成之塗覆樹 脂係溶解於甲基異丁基酮/二甲苯混合物溶劑中，濃度5 5 重量％，藉旋塗法施加於由該可溶樹脂材料層所形成之墨 液通道圖案上，於90 °C下烘烤4分鐘。藉重複此施加及 烘烤3次，該墨液通道圖案上之塗覆樹脂層厚度係爲5 5 微米（圖3 D )。 表4 環氧樹脂 EHPE-3150，Daicel Chemical 100份 添加劑 1;4-HFAB，中心玻璃 20份 陽離子感光聚合 SP172 ， Asahi Denka Kogy〇 5份 起始劑 矽烷偶聯劑 A187，Nippon Unicer 5份 ]，4-HFAB : ( 1，4-雙（2-羥基六氟異丙基）苯） - 24- (21) 1247682 之後’由該含氟矽烷化合物之可水解縮合產物所組成 之組成物1係藉直接塗覆法施加於該塗覆樹脂層上。之 後，預先烘烤係於90°C下進行Ί分鐘，該層厚度係爲〇.5 微米。此情況下，陽離子感光聚合起始劑未包括於組成物 】中。其次，噴墨出口之圖案曝光係使用罩幕校準器 MPA600 super ( CANON)進行。（圖 3F) 〇 噴射出口圖案係藉著在9 CTC加熱4分鐘，之後以甲 基異丁基酮（MIBK)/二甲苯=2/3顯影且以異丙醇淋洗而 形成。此情況下，組成物1層藉塗覆樹脂層中之陽離子感 光聚合起始劑固化（噴射出口除外），而噴射出口圖案係 藉著固化該塗覆樹脂層而得。該圖案之圖案邊緣淸晰（圖 3 G)。之後，適當地配置用以於基材背面形成墨液供應開 口之罩幕，該墨液供應開口係藉著聚矽氧基材之各向異性 蝕刻而形成。形成噴嘴之基材表面在聚矽氧之各向異性蝕 刻期間藉橡膠膜保護。該橡膠膜係於完成各向異性蝕刻後 移除’形成墨液通道圖案之可溶性樹脂材料層係藉著再次 使用該UX3 000照射紫外光於整體表面而分解。之後，該 墨液通道圖案係藉著浸入乳酸甲酯中〗小時而使用超音波 溶解。之後，爲了完全固化該塗覆樹脂層及排液層，在 2 〇 〇 °C下進行加熱過程i小時（圖3 κ)。最後，藉著將墨 液供應元件黏著於該墨液供應開口而完成噴墨頭。藉前述 方法製得之噴墨頭塡以CANON所製之墨液BCI-3Bk，印 出影像，得到高品質影像。而且，噴墨頭對墨液B CI - 3 B k -25- (22) 1247682 之前進接觸角爲8 6度，後退接觸角爲6 5度，且證明該排 液層具有高排液性。之後，藉掃描探針式顯微鏡JTSPM-42 10於接觸模式下測量該噴墨頭之排液層的表面糙度。 結果，表面糙度指數Ra爲0.2至0.3奈米（掃描面積爲 % 1 〇微米見方），而排液層證明形成極平坦且光滑之表面。 之後，使用HNBR橡膠刮刀進行擦拭操作3 0000次，同時 - 將墨液噴灑於此噴墨頭之噴嘴表面上。在擦拭操作之後， 得到如同擦拭前之高品質影像，因此確定有優越之耐擦拭 着 性。此外，前述組成物3取代前述組成物丨作爲排液層， 同法完成噴墨頭。即使在施加前述擦拭操作之後，列印之 影像品質仍如前述般不變，確定有優越之耐擦拭性。 根據前述結果，本發明排液層可藉著施加於陽離子感 光可聚合噴嘴材料上，之後同時使噴嘴材料及排液層同時 圖案曝光而形成精細之噴射出口結構，且顯示高排液性。 因爲該優越之耐擦拭性，即使在擦拭後仍可得到高品質影 像。 ⑩ 【圖式簡單說明】 圖ΙΑ、IB、1C及10係爲出示製造本發明噴墨頭之 方法的實例之圖； 圖2A、2B、2C及2D係爲出示製造本發明噴墨頭之 方法的另一實例之圖； 圖 3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3I、3J 及 3 K係爲出示製造本發明噴墨頭之方法的又另一實例之 -26- (23) 1247682 圖。 【主要元件符號說明】 1 1 排液層 1 2噴嘴板 1 3 噴墨出口 · 14 基材 15噴墨壓力生成元件 Φ 1 6通道元件 2 1 噴嘴材料 22 基礎元件 2 3 噴嘴材料 2 7 排液層 3 1 基材 32 噴墨壓力生成元件 3 3墨液通道圖案 # 3 4 塗覆樹脂層 3 5排液層 3 6 噴射出口 3 7墨液供應開口 -27-

Claims (1)

1. I247682 Ο) 十' 申請專利範圍 1 · 一種噴嘴表面具有排液特性之噴墨頭，其中該噴嘴 h 表面包含自具有含氟基團之可水解矽烷化合物及具有陽離 子可聚合基團之可水解矽烷化合物所製得之縮合產物。 2 .如申請專利範圍第1項之噴墨頭，其中該縮合產物 係進一步自具有至少一烷基取代基之可水解矽烷化合物、 · 具有至少一芳基取代基之可水解矽烷化合物或不具有不可 水解之取代基的可水解矽烷化合物製得。 響 3 .如申請專利範圍第1或2項之噴墨頭，其中該具有 含氣基團之可水解矽烷化合物係以通式（〗）表示： Rf-Si ( R)bX ( 3.b) ( 1 ) Rf係爲具有1至30個鍵結於碳原子之氟原子的不可 水解取代基’ R係爲不可水解之取代基，X係爲可水解取 代基’且b係爲0至2之整數。 _ 4 ·如申請專利範圍第3項之噴墨頭，其中該不可水解 取代基Rf係具有至少5個鍵結於碳原子之氟原子。 5 .如申請專利範圍第3項之噴墨頭，其中該縮合產物 係自至少兩種具有含氟基團之可水解矽烷製得，該含氟基 團係含有不同數目之氟原子。 ” 6.如申請專利範圍第1或2項之噴墨頭，其中該具有 陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物係以通式（2)表 _ 示： -28- (2) 1247682 Rc-Si ( R)bX( 3-b) (2) RC係爲具有陽離子可聚合基以不可水解取代基，r — 係爲不可水解取代基’ X係爲可水解取代基…係爲〇 至2之整數。 / 7.如申請專利章_ 2項之噴墨頭，其中該具有院基 取代基 '芳基取代基或不具有不可水解取代基之可水解矽 鲁 烷化合物係由通式（3 )表示： Ra~SlX ( 4-a) (3) Ra係爲選自經取代或未經取代之烷基及經取代或未 經取代之芳基的不可水解取代基，X係爲可水解取代基， 且a係爲0至3之整數。 8 .如申請專利範圍第1或2項之噴墨頭，其中該縮合 g 產物進一步含有陽離子起始劑。 9 .如申請專利範圍第8項之噴墨頭，其中該陽離子起 始劑係藉照光導致聚合。 1 〇.如申請專利範圍第1或2項之噴墨頭，其中該固 化之排液材料係構成噴嘴表面。 . 1 1 ·如申請專利範圍第1或2項之噴墨頭，其中|亥§亥 、 噴嘴表面係顯示5 · 0奈米之表面糙度。 1 2 ·如申請專利範圍第].或2項之噴墨頭，其中_亥_ -29- (3) 1247682 含氟基團之可水解矽烷化合物以所使用之可水解化合物總 量計係於〇 . 5至2 0莫耳％之莫耳比下使用。 13. —種製造噴墨頭之方法，其包含： 藉著施加感光可聚合排液層於感光可聚合樹脂層上，同時 進行圖案曝光及顯影，而形成具有排液特性之噴嘴表面， 其中該感光可聚合排液層係包含自具有含氟基團之可水解 矽烷化合物及具有陽離子可聚合基團之可水解矽烷化合物 製得之縮合產物。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之製造噴墨頭的方法，其 中該縮合產物進一步自經烷基取代、經芳基取代或未經取 代之可水解矽烷化合物製得。 1 5 .如申請專利範圍第1 3或1 4項之製造噴墨頭的方 法，其中該感光可聚合樹脂層係自陽離子可聚合樹脂形 成。 1 6 ·如申請專利範圍第〗5項之製造噴墨頭的方法，其 中該感光可聚合樹脂層係含有陽離子起始劑，且該感光可 聚合排液層不含陽離子起始劑。 1 7 .如申請專利範圍第1 3、1 4或1 6項之製造噴墨頭 的方法’其中製造步驟係包括形成藉封裝自該感光可聚合 樹脂層及感光可聚合排液層移除之部分及僅藉圖案曝光自 感光可聚合排液層移除之部分，並同時使該感光可聚合樹 脂層及該感光可聚合排液層兩者顯影。 1 8，如申請專利範圍第〗7項之製造噴墨頭的方法，其 中該僅自感光可聚合排液層移除之部分係藉低於該感光可 -30- (4) 1247682 聚合樹脂層之容限解析度的圖案曝光來形成。 19. 一種製造噴墨頭之方法，其包含： 以可溶性樹脂材料於基材上之噴墨壓力生成元件上形 成墨液通道圖案， 於該可溶性樹脂材料圖案上形成可聚合塗覆樹脂層， 於該塗覆樹脂層上形成排液層， 藉移除位於該噴墨壓力生成元件上方之塗覆樹脂層及 排液層而形成噴墨開口， 溶解該可溶性樹脂材料圖案， 其中該排液層係含有縮合產物，該縮合產物係自具有 含氟基團之可水解矽烷化合物及具有陽離子可聚合基團之 可水解砂院化合物製得。 2 0.如申請專利範圍第19項之製造噴墨頭的方法，其 中該縮合產物係進一步自經烷基取代、經芳基取代或未經 取代之可水解矽烷化合物製得。 2 1 .如申請專利範圍第丨9或2 〇項之製造噴墨頭的方 法其中5亥可聚合塗覆樹脂層係爲感光可聚合塗覆樹脂 層。 2 - .如申專利範圍第1 9或2 Θ項之製造噴墨頭的方 ^ 〃中&可聚合塗覆樹脂層係自陽離子可聚合塗覆樹脂 層。 一一 ° .如申SR專利範圍第1 9或2 0項之製造噴墨頭的方 =，其中該可聚合塗覆樹脂係含有環氧化合物，其於室溫 卜iVit爲固態。 -31 - (5) 1247682 2 4 .如申請專利範圍第1 9或2 0項之製造噴墨頭的方 法’其中該感光可聚合樹脂層係含有陽離子起始劑，且該 感光可聚合排液層不含有陽離子起始劑。 2 5 .如申請專利範圍第1 9或2 0項之製造噴墨頭的方 法’其中製造步驟係包括形成藉封裝自該感光可聚合樹脂 層及感光可聚合排液層移除之部分及僅藉圖案曝光自感光 - 可聚合排液層移除之部分，並同時使該感光可聚合樹脂層 及故感光可聚合排液層兩者顯影。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之製造噴墨頭的方法，其 中該僅自感光可聚合排液層移除之部分係藉低於該感光可 聚合樹脂層之容限解析度的圖案曝光來形成。 2 7.如申請專利範圍第13、14、19或20項之製造噴 S頭的方法，其中該具有含氟基團之可水解矽烷化合物係 以通式（1 )表示： Rf-Si ( R)bX ( 3-b) ( 1) # Rf係爲具有1至3 0個鍵結於碳原子之氟原子的不可 水解取代基，R係爲不可水解之取代基，X係爲可水解之 取代基，且b係爲〇至2之整數。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之製造噴墨頭的方法’其 中該不可水解取代基Rf係具有至少5個鍵結於碳原子之 < 每原子。 2 9 ·如申請專利範圍第2 7項之製造噴墨頭的方法’其 -32- 1247682 中該縮合產物係自至少兩種具有含氟基團之可水解矽烷製 得’該含氟基團中含有不同數量之氟原子。 30.如申請專利範圍第13、14、19或20項之製造噴 墨頭的方法，其中該具有陽離子可聚合基團之可水解砂院 化合物係以通式（2)表示： Rc-Si ( R)bX ( 3.b) ( 2) Rc係爲具有陽離子可聚合基團的不可水解取代基，r 係爲不可水解之取代基，χ係爲可水解之取代基，且b係 爲〇至2之整數。 3 1 .如申請專利範圍第1 4項之製造噴墨頭的方法，其 中該具有院基取代基、芳基取代基或不具不可水解取代基 之可水解矽烷化合物係以通式（3)表示： & R a - S i X ( 4 - a ) ί η \

   基，且b係爲0至3之整數。 阮S及經取代或未 係爲可水解之取代

   其包含自具有含氟 * 33 - (7) 1247682 基團之可水解矽烷化合物與具有陽離子可聚合基團之可水 解矽烷化合物製得之縮合產物。

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