專利名稱：疏液膜涂層部件、液體噴射裝置及其構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及疏液膜涂層部件、液體噴射裝置的構(gòu)件、液體噴射頭的噴嘴板、液體噴射頭和液體噴射裝置。更具體地，本實用新型涉及一種液體噴射裝置，該液體噴射裝置具有底涂層膜和由金屬醇鹽分子膜形成的疏液膜，該疏液膜不僅形成在液體噴射裝置的液體噴射頭噴嘴板襯底的表面上，而且形成在液體噴射裝置的其他構(gòu)件(包括除金屬部件之外的其他部件，例如樹脂部件和復(fù)合材料部件)的表面上。
背景技術(shù)：
通過其噴嘴口向介質(zhì)噴射出液滴的噴墨打印機頭(液體噴射頭的一個實施例)具有噴嘴板，而多個精細的噴墨口以細小的間距形成在噴嘴板中，通過所述噴墨口噴出墨水。如果墨水粘附到噴嘴板的表面，則在后面向外噴射的其他墨水可能受到先前粘附的墨水的粘性和表面張力的影響，而具有彎曲的噴射軌跡。這引起墨水不能被施加到預(yù)定位置的問題。因此，噴嘴板表面必須進行疏液處理，以防止墨水粘附所述表面。
下面提及的一些方法是已知的疏液處理技術(shù)。方法之一如下將噴嘴板在室溫下浸入諸如烷氧基硅烷之類的疏液硅烷偶聯(lián)劑溶液中，持續(xù)數(shù)十秒。在此期間，烷氧基硅烷的溫度為室溫左右。接著，將浸入的噴嘴板以約數(shù)毫米/秒的速度從溶液中拉起，于是在其表面上形成烷氧基硅烷聚合物的單分子膜。然后將噴嘴板在室溫下干燥一整天，以使溶劑蒸發(fā)，由此通過脫水縮聚獲得噴嘴板金屬表面上的疏水單分子膜。
作為方法的另一個示例，可以引用在專利文獻JP-A 5-116309中描述的方法。該方法包括如下的操作，即將吸收物浸入含氟聚合物化合物和具有氟代烴基團和硅氮烷、烷氧基硅烷或者鹵硅烷基團的化合物的混合物中，然后將其從溶液中拉起，并且在將其壓靠在噴嘴板上的同時移動所述吸收物，以實現(xiàn)在噴嘴板上的涂層。在進行了這樣的涂覆后，在150℃下對噴嘴板進行1小時的加熱干燥和固化，以由此在其上形成疏液膜。
作為方法的另一個示例，可以引用在專利文獻JP-A 5-116324中描述的方法。此方法包括如下操作，即在噴嘴板不要求疏液性能的部分利用鋁掩模掩蔽噴嘴板，并將其浸入混合有具有多個三氯甲硅烷基的物質(zhì)的溶液中，持續(xù)約30分鐘，以由此在其上形成氯硅烷單分子膜。然后，用氯仿洗滌氯硅烷單分子膜，然后用水洗滌，以使其反應(yīng)形成硅氧烷單分子膜。將所述硅氧烷單分子膜浸入具有碳氟基團和氯硅烷基團的物質(zhì)的溶液中約1小時，由此在噴嘴板和其上的鋁薄膜的表面上形成含氟的單分子膜。接著，將鋁薄膜刻蝕掉，于是在噴嘴板的表面上形成了疏液單分子膜。
烷氧基硅烷分子膜與封端噴嘴板表面的OH基反應(yīng)，并鍵合到噴嘴板上。因此，如果在噴嘴板表面上存在大量的OH基，則與現(xiàn)有OH基相對應(yīng)的烷氧基硅烷分子鍵合到噴嘴板上。換句話說，如果其上存在大量的OH基，則所獲得的分子膜具有更高的密度，因此所得到的噴嘴板的疏液性能更高。然而，因為諸如不銹鋼之類的金屬的表面上存在的OH基的數(shù)量小于玻璃等的表面，在金屬表面上通過硅烷偶聯(lián)材料的聚合形成的所得分子膜僅僅具有很低的密度和較差的粘附性。因此，存在這樣的一個問題，即分子膜的疏水性能很低，并且所述的膜不能保證其長期的疏水性能。
此前在背景技術(shù)中所使用的墨水通常是染料型墨水，并且其溶劑是水。因此，疏水分子膜能夠排斥這樣的染料型墨水，只要其具有疏水性能就可以。然而，最近顏料型墨水已經(jīng)被用來應(yīng)付來自數(shù)字靜態(tài)照相機等的高質(zhì)量打印。樹脂型分散劑被用于這樣的顏料型墨水的溶劑。因此，要求用于這樣的顏料型墨水的打印機部件分子膜既具有疏水性能又具有疏油性能(此后，一并稱為“疏液性能”)。但是，在JP-A 5-116309和JP-A 5-116324中公開的分子膜并不是同時具有疏水性能和疏油性能，因此會遇到分子膜被潤濕的問題。
此前，除噴嘴板之外的液體噴射裝置的其他部件不進行疏墨水性能的處理。不進行疏墨水性能處理引起下列問題。墨水在很大程度上將粘附到諸如蓋體和刮墨器之類的直接與墨水接觸的部件上，并且如果這些部件由可潤濕材料形成，則已經(jīng)粘附到其上的墨水可以照這樣存留于其上。當粘附的墨水照現(xiàn)在這樣被殘留下時，其可能增厚，導致部件的污染和操作故障。尤其對于刮墨器部件，墨水被引導通過或到達各種部件，例如從刮墨器主體(橡膠、彈性體、聚氨酯)到刮墨器支撐桿(聚甲醛(POM))，然后到系統(tǒng)主體(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS))以及廢液吸收器，并且墨水被這些部件吸附。因此，存在墨水可能難以被引導通過或到達這些部件的可能性。此外，增厚的墨水可以粘附到其上安裝頭的滑架的下部，且墨水在操作刮墨器時可能被轉(zhuǎn)移到所述頭上。
實用新型內(nèi)容為了解決上述問題而提出了本實用新型。
因此，本實用新型的一個目的是提供具有金屬醇鹽疏液膜的部件，其中金屬醇鹽疏液膜與諸如噴嘴板的襯底的表面的粘附性較強，并且所述疏液膜的密度較高。
本實用新型的另一個目的是提供包含上述部件的構(gòu)件。
本實用新型的另一個目的是提供包含所述部件的噴嘴板，并提供包含所述噴嘴板的液體噴射頭和液體噴射裝置。
通過下面的描述，本實用新型的其他目的和效果將會變得清楚。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型將不僅對液體噴射裝置中的液體噴射頭的噴嘴板(由金屬形成)使用疏液膜涂層部件(liquid-repellent film-coated member)，而且對液體噴射裝置的任何其他系統(tǒng)構(gòu)件(由樹脂材料、復(fù)合材料形成)使用疏液膜涂層部件。在本實用新型中，疏液膜涂層部件通過如下操作構(gòu)造出，即對形成在襯底表面上的底涂層膜的表面進行處理形成OH，然后在其上形成金屬醇鹽分子膜的疏液膜，其中優(yōu)選使用具有含氟長鏈聚合物基團的金屬醇鹽作為所述金屬醇鹽。由此，本實用新型可以防止系統(tǒng)部件的污染并防止系統(tǒng)部件的操作故障，且本實用新型成功解決了上述問題。
具體的，通過提供如下的部件、噴嘴板、液體噴射頭和液體噴射裝置，實現(xiàn)了本實用新型的上述目的。
(1)一種部件，包括襯底、形成在襯底表面上的底涂層膜以及形成在所述底涂層膜表面上的金屬醇鹽的疏液膜。
(2)如上面項目(1)所述的部件，其中所述疏液膜是金屬醇鹽聚合物的分子膜。
(3)如上面項目(1)所述的部件，其中所述金屬醇鹽具有含氟長鏈聚合物基團。
(4)如上面項目(1)所述的部件，其中所述金屬醇鹽是具有疏液基團的金屬酸鹽。
(5)如上面項目(1)所述的部件，其中所述金屬醇鹽是硅烷偶聯(lián)劑。
(6)如上面項目(1)所述的部件，其中所述底涂層膜包含硅氧烷材料的等離子體聚合膜，或含有SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、氧化銅、氧化銀、氧化鉻或氧化鐵。
(7)如上面項目(1)或(2)所述的部件，其中，所述疏液膜由如下工藝形成，其中所述工藝包括通過氧化和氫化，利用OH基對所述底涂層膜的所述表面進行封端；和在所述底涂層膜的所述表面上使金屬醇鹽與所述OH基反應(yīng)。
(8)如上面項目(1)或(2)所述的部件，其中，所述疏液膜由如下工藝形成，其中所述工藝包括通過由等離子體或紫外線照射，利用OH基對所述底涂層膜的所述表面進行封端；和在所述底涂層膜的所述表面上使金屬醇鹽與所述OH基反應(yīng)。
(9)如上面項目(1)所述的部件，其中所述襯底包括金屬材料或復(fù)合材料。
(10)如上面項目(1)所述的部件，其中所述襯底包括樹脂材料。
(11)如上面項目(9)所述的部件，其中所述金屬材料是不銹鋼。
(12)如上面項目(9)所述的部件，其中所述復(fù)合材料包含硅、藍寶石或碳。
(13)如上面項目(10)所述的部件，其中所述樹脂材料包括選自由聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚甲醛、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、鈦酸鉀纖維復(fù)合樹脂、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、烯烴彈性體、聚氨酯彈性體、氯丁橡膠、聚硅氧烷橡膠和丁基橡膠所組成的組中的至少一種化合物。
(14)如上面項目(1)所述的部件，其中所述襯底經(jīng)受住至少400℃的加熱，并且所述疏液膜由如下工藝被形成在所述底涂層膜上，所述工藝包括加熱所述底涂層膜；以及在加熱的同時，將所述底涂層膜浸入金屬醇鹽溶液中。
(15)如上面項目(14)所述的部件，其中所述底涂層膜的加熱溫度落入200℃到400℃之間。
(16)一種用于液體噴射頭的噴嘴板，所述噴嘴板包括如上面項目(1)至(14)中的任何一個所述的部件。
(17)一種液體噴射頭，包括如上面項目(16)所述的噴嘴板。
(18)一種液體噴射裝置，所述液體噴射裝置裝配有如上面項目(17)所述的液體噴射頭。
(19)如上面項目(1)至(8)、(10)和(13)中任何一個所述的部件，其中所述部件是頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐桿、齒輪、壓紙滾筒或滑架。
(20)一種液體噴射裝置，所述液體噴射裝置裝配有如上面項目(19)所述的部件。
如以上所描述的，本實用新型將不僅對液體噴射裝置中的液體噴射頭的噴嘴板(主要由金屬形成)使用疏液膜涂層部件，而且對液體噴射裝置的任何其他系統(tǒng)構(gòu)件(包括由樹脂材料或復(fù)合材料所形成的構(gòu)件)使用疏液膜涂層部件，所述構(gòu)件例如為頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐桿、齒輪、壓紙滾筒或滑架。通過對系統(tǒng)單元的若干部分進行疏墨處理，解決了液體噴射裝置的如下問題(i)至(iii)。
(i)若對頻繁與墨水接觸的部分，例如頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐桿等進行疏墨性處理，則這些部件自身可以防止墨水粘附到其上。具體的，情況如下頭蓋體幾乎不受到來自噴嘴板(NP)面的蓋體痕跡(增厚的墨水的粘附)。
頭清潔刮墨器的刮擦性能持續(xù)很長時間，因為其上的墨水粘附減少了。
頭清潔刮墨器支撐桿容易將廢墨水從刮墨器引導至廢墨吸收器。
由墨水纏繞覆蓋引起的齒輪操作故障減少。
防止了由增厚墨水與滑架的粘附所引起的增厚墨水向頭的轉(zhuǎn)移。
(ii)這些部件自身(尤其是用于驅(qū)動操作的部分，例如齒輪)防止了墨水粘附到其上，并且因此防止了由其上的增厚墨水粘附導致的操作故障。
(iii)可以對系統(tǒng)構(gòu)件進行疏墨性處理，而不管其材料(主要是工程塑料樹脂，諸如聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，彈性體，橡膠)的接觸角如何，因此廢墨水的回收很容易。換句話說，已經(jīng)粘附到頭蓋體和刮墨器上的墨水能夠容易地被引導至廢墨吸收器。
在本實用新型的疏液膜涂層部件中，如上所述，在襯底表面上形成底涂層膜。用于襯底的材料沒有具體的限制，可以是金屬材料、復(fù)合材料和樹脂材料中的任何一種。更有效地，襯底的表面粗糙度(Ra)是65nm或更小，優(yōu)選35nm或更小。
取決于襯底，可以適當?shù)剡x擇和使用底涂層膜。例如，其可以包含硅氧烷材料的等離子體聚合膜，或者含有SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、氧化銅、氧化銀、氧化鉻或氧化鐵。底涂層膜的表面被氧化和氫化，具體來說，利用等離子體或紫外線對其進行照射，然后將其暴露至空氣，由此所述表面可以被OH基封端(即，表面被羥基化)。然后，當金屬醇鹽的疏液膜被形成在如此處理的底涂層膜上時，底涂層膜上的OH基鍵合到金屬醇鹽的疏液膜上。結(jié)果，可以形成具有高密度和高粘附性的疏液膜。
在襯底經(jīng)受住至少400℃的加熱的情況下，可以在加熱的同時將底涂層膜浸入金屬醇鹽溶液，以在底涂層膜上形成金屬醇鹽疏液膜。在此實施例中，可以在底涂層膜表面上形成具有均一厚度的金屬醇鹽聚合物的分子膜。
在如此形成的分子膜中，來自金屬醇鹽的金屬原子通過氧原子鍵合到底涂層膜上。若在本實用新型中使用的金屬醇鹽具有含氟長鏈聚合物基團，則鍵合到來自金屬醇鹽的金屬原子上的含氟長鏈聚合物基團存在于膜的表面一側(cè)上。參考此時分子膜的狀態(tài)，金屬原子發(fā)生三維鍵合并且含氟長鏈聚合物基團彼此發(fā)生復(fù)雜的纏結(jié)。因此，分子膜處于致密狀態(tài)，且墨水難以滲透到其中。
因此，本實用新型的疏液膜涂層部件保證了優(yōu)異的疏液性，并能將其長期保持。此外，由于其較高的密度，因而疏液膜具有優(yōu)異的耐磨性。
下面將描述用于生產(chǎn)本實用新型的疏液膜涂層部件的工藝內(nèi)容。
根據(jù)這樣的工藝生產(chǎn)本實用新型的疏液膜涂層部件，其中，所述工藝至少包括(1)襯底清洗，(2)底涂層膜的形成，(3)底涂層膜表面的活化，(4)疏液金屬醇鹽膜的形成，(5)潤濕和干燥處理，以及(6)退火。
步驟(1)“襯底清洗”用于將不利于底涂層膜的形成的多余物質(zhì)從襯底去除。清洗條件的細節(jié)應(yīng)依據(jù)襯底的材料、形制(form)和尺寸，合理地確定。
步驟(2)“底涂層膜的形成”中的膜形成條件的細節(jié)應(yīng)依據(jù)襯底的材料、形制和尺寸以及依據(jù)待形成的底涂層膜的類型和厚度，合理地確定。
步驟(3)“底涂層膜表面的活化”用于將OH基引入底涂層膜的表面，以便使待形成于其上的金屬醇鹽疏液膜更可靠地鍵合到其上。具體來說，此步驟的示例包括利用等離子體或紫外線照射底涂層膜的表面。處理條件的細節(jié)應(yīng)依據(jù)底涂層膜的類型和厚度以及依據(jù)用于待形成疏液膜的金屬醇鹽的類型，合理地確定。
步驟(4)“疏液金屬醇鹽膜的形成”中的膜形成條件的細節(jié)應(yīng)依據(jù)金屬醇鹽的類型以及依據(jù)膜的預(yù)定的疏液性，合理地確定。
在步驟(5)“潤濕和干燥處理”中，將已涂覆的襯底放置在高溫度高濕度的氣氛中，用于金屬醇鹽的聚合，以便提供其分子膜。處理條件的細節(jié)應(yīng)依據(jù)金屬醇鹽的類型以及依據(jù)膜的預(yù)定的疏液性，合理地確定。
在步驟(6)“退火”中，將已涂覆的襯底在比先前步驟(5)“潤濕和干燥處理”中的溫度更高的溫度下處理，并且這是用于完成金屬醇鹽的聚合反應(yīng)。處理條件的細節(jié)應(yīng)依據(jù)金屬醇鹽的類型以及依據(jù)膜的預(yù)定的疏液性，合理地確定。
本實用新型的液體噴射頭的特征在于其包含上述的噴嘴板。
本實用新型的液體噴射裝置的特征在于，其包含上述的液體噴射頭，或者包含頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐桿、齒輪、壓紙滾筒和/或滑架，其中它們中的每一個具有本實用新型的疏液膜涂層部件。


圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的噴墨打印機的橫截面的解釋圖。
圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的用于等離子體聚合模的膜形成裝置的解釋圖。
圖3是示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的分子膜中的鍵合的示意圖。
圖4是示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的分子膜中的狀態(tài)的示意圖。
圖5是根據(jù)本實用新型一個實施例的噴墨打印機的透視圖。
在附圖中使用的標號分別表示如下的部件。
10噴墨打印機頭12墨水引導槽14貯墨池
16壓力室18噴嘴板20噴墨口22等離子體聚合膜24分子膜24a硅原子24b含氟長鏈聚合物基團26墨水30膜形成裝置32室34泵36電極38高頻電源40臺42送氣管路44送料管線46氬氣源50料容器52加熱器54液體材料具體實施方式
參照本實用新型的優(yōu)選實施例，下面將更詳細地描述本實用新型的疏液膜涂層部件、液體噴射裝置的構(gòu)件、液體噴射頭的噴嘴板、液體噴射頭和液體噴射裝置。
下面所描述的底涂層膜和金屬醇鹽膜的形成方法是本實用新型的一個實施例，其中，用作襯底且由不銹鋼形成的液體噴射頭的噴嘴板將被涂覆上疏液膜。但是，本實用新型不限于此。
圖1示出了噴墨打印機頭10的橫截面圖，其中使用墨滴作為將被通過噴嘴口噴出的液滴，該噴墨打印機頭10是液體噴射頭(液體噴射裝置的一個部件)的一個示例。噴墨打印機頭10具有墨水引導槽12，墨水通過該墨水引導槽12被導入頭內(nèi)部。墨水引導槽12被連接到貯墨池14，并設(shè)計成墨水可以被存儲在貯墨池14中。貯墨池14與壓力室16連通，并且在其噴墨側(cè)，壓力室16被連接到形成于噴嘴板18中的噴墨口20。
壓力室16被設(shè)計成壓力可以被施加到其壁的一部分上。例如，通過使壓力室16壁的一部分形成有振動板，并且在其外側(cè)表面上設(shè)置激勵電極17(壓電元件)，來布置這樣的結(jié)構(gòu)。若將電壓施加到激勵電極17上，則振動板由于合成的靜電力而發(fā)生振動，并且壓力室中的內(nèi)部壓力由此發(fā)生變化。通過內(nèi)部壓力，將墨水通過噴墨口20噴出。
作為噴嘴板18，使用由不銹鋼(在此實施例中，SUS316)形成的噴嘴板。噴嘴板18的表面和噴墨口20的內(nèi)表面涂覆有等離子體聚合膜22，所述等離子體聚合膜22是通過硅氧烷材料的等離子體聚合形成的。等離子體聚合膜22的表面涂覆有金屬醇鹽的疏液分子膜24。
金屬醇鹽分子膜24可以是任何金屬醇鹽分子膜，只要其疏水和疏油即可，但是金屬醇鹽分子膜24優(yōu)選為具有含氟長鏈聚合物基團(此后稱為“長鏈RF基團”)的金屬醇鹽的單分子膜或者具有疏液基團的金屬酸鹽的單分子膜。
金屬醇鹽包括含有例如Ti、Li、Si、Na、K、Mg、Ca、St、Ba、Al、In、Ge、Bi、Fe、Cu、Y、Zr或者Ta中的任何一種的金屬醇鹽，但是通常使用含有硅、鈦、鋁或鋯的金屬醇鹽。在此實施例中，使用含硅的金屬醇鹽。優(yōu)選地，其是具有含氟長鏈RF基團的烷氧基硅烷，或者是具有疏液基團的金屬酸鹽。
長鏈RF基團具有至少為1000的分子量，其示例包括例如全氟烷基鏈和全氟聚醚鏈。
具有長鏈RF基團的烷氧基硅烷的一個示例是具有長鏈RF基團的硅烷偶聯(lián)劑。
在本實用新型中，用于疏液膜的具有長鏈RF基團的硅烷偶聯(lián)劑的合適示例包括，例如，三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷(heptatriacontafluoroeicosyltrimethoxysilane)。其商業(yè)化產(chǎn)品包括例如Optool DSX(商品名，由大金工業(yè)株式會社生產(chǎn))和KY-130(商品名，由信越化學工業(yè)株式會社生產(chǎn))。
氟碳基團(RF基團)的表面自由能小于烷基的表面自由能。因此，若金屬醇鹽具有RF基團，則所得疏液膜的疏液性能得到提高，此外，諸如耐化學腐蝕性、耐候性和耐磨性的其他性能也得到提高。
由于RF基團的長鏈結(jié)構(gòu)更長，因此膜的疏液性能可以長期保持。
具有疏液基團的金屬酸鹽包括例如鋁酸鹽和鈦酸鹽。
如圖5所示，構(gòu)造使用這樣設(shè)計的噴墨打印機頭10的噴墨打印機。
下面描述用于在用作襯底的噴嘴板18的表面上形成硅氧烷材料的等離子體聚合膜22的裝置。圖2示出了用于形成等離子體聚合膜22的裝置的解釋圖。膜形成裝置30具有室32和連接到室32的泵34。電極36被置于室32的頂壁上，并且將高頻電源38連接到電極36。高頻電源38產(chǎn)生例如約300W的電功率。將溫度可控臺40置于室32的底壁上，以與電極36相對，其中噴嘴板18被安裝在所述溫度可控臺40上。
送氣管路42和送料管線44被連接到室32。氬氣源46經(jīng)由流量控制閥(沒有示出)連接到送氣管線42上。流量控制閥控制將要被送入室32中的氣體的流速。容納用于等離子體聚合膜22的材料的材料容器50被連接到送料管線44。加熱器52被置于材料容器50的下方，使得液體材料54可以被汽化。
用于等離子體聚合膜22的材料包括硅油和烷氧基硅烷，更具體來說，包括二甲基聚硅氧烷。其商業(yè)化產(chǎn)品包括例如TSF451(由GE東芝有機硅公司生產(chǎn))和SH200(由Toray Dow-Corning Silicone生產(chǎn))。
通過室32的負壓的抽吸，汽化材料經(jīng)由送料管線44被送入室32中。
下面描述在噴嘴板18上形成硅氧烷材料的等離子體聚合膜22的方法，以及用于在等離子體聚合膜22表面上形成金屬醇鹽分子膜24的方法。在此實施例中，硅氧烷(二甲基聚硅氧烷)被用作用于等離子體聚合膜22的材料；以及具有含氟長鏈聚合物基團的烷氧基硅烷(三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷)被用作金屬醇鹽。
首先，硅氧烷被聚合以在噴嘴板18表面上形成等離子體聚合膜22。通過使用膜形成裝置30形成等離子體聚合膜22。首先，將噴嘴板18置于室32中的臺40上。接著，通過泵34將室32脫氣至預(yù)定水平。在此步驟中，控制臺40的溫度，使得在受控的溫度下促進噴嘴板18上的材料的聚合。例如，將臺40保持在25℃或更高(在此實施例中，40℃)。在室32已被脫氣至預(yù)定水平之后，氬氣被送入其中，并且室32中的壓力被保持在預(yù)定的水平，例如保持在約7Pa。例如，將約100W的電功率從連接到電極36上的高頻電源38施加到其上，并由此在室32中產(chǎn)生氬等離子體。通過加熱器52加熱，材料容器50中的硅氧烷發(fā)生汽化，且如上所述，汽化材料被室32中的負壓抽吸，并經(jīng)由送料管線44被送入室32中。然后，汽化硅氧烷中的弱鍵合部分被氬等離子體切斷，并且硅氧烷發(fā)生聚合以在噴嘴板18表面上形成等離子體聚合膜22。噴嘴板18具有噴墨口20。等離子體聚合膜22也被形成在噴墨口20的內(nèi)表面上。等離子體聚合膜22的表面由構(gòu)成硅氧烷的甲基封端，并且所述甲基鍵合到硅氧烷的硅原子上。
然后對在噴嘴板18表面上這樣形成的等離子體聚合膜22進行退火。例如，在氮氣氛中，在150℃和450℃之間(在此實施例中，200℃)的溫度下對其進行退火，由此促進噴嘴板18表面上的等離子體聚合膜22的交聯(lián)。因此，等離子體聚合膜22的硬度升高，并且其對噴嘴板的粘附性也提高。
接著，等離子體聚合膜22的表面用等離子體進行刻蝕。進行刻蝕，以氧化所述表面。就是說，封端等離子體聚合膜22表面的甲基和硅原子之間的鍵合被切斷，并且氧原子被鍵合到硅原子上。通過將等離子體聚合膜22的表面暴露于氬、氮或氧的等離子體，實現(xiàn)等離子體處理?？梢杂檬芗史肿蛹す馄骰螂疅舻淖贤饩€照射等離子體聚合膜22，來代替暴露于這樣的等離子體。例如，當氬等離子體被用于氧化處理時，等離子體聚合膜22的表面被暴露至氬等離子體約1分鐘。在氧化處理之后，進行將氫原子鍵合到氧原子的后續(xù)處理。具體地說，將等離子體聚合膜22暴露至空氣，由此氫原子被鍵合到封端等離子體聚合膜22表面的氧原子上(即，氧原子被羥基化)。在此處理之后，等離子體聚合膜22表面上的OH基團的數(shù)量將遠遠大于沒有涂層的噴嘴板18的表面上的OH基團的數(shù)量。
在噴嘴板18上這樣形成的等離子體聚合膜22的表面上，形成疏水且疏油金屬醇鹽分子膜24。
在此實施例中使用的金屬醇鹽是具有長鏈RF基團的烷氧基硅烷。對于該烷氧基硅烷，在此所使用的是上述的三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷。
首先，將烷氧基硅烷與諸如稀釋劑(在此實施例中，HFE-7200，商品名，由住友3M公司生產(chǎn))的溶劑進行混合，以制備烷氧基硅烷的溶液，所述溶液具有例如0.1％的重量濃度。
接著，在200℃至400℃下加熱涂覆有等離子體聚合膜22的噴嘴板18，然后將所述噴嘴板18浸入上述溶液中。在將金屬浸入到金屬醇鹽溶液后的短時間內(nèi)，能夠容易地在金屬表面上形成金屬醇鹽聚合物的分子膜。因此，可以縮短用于在金屬上形成分子膜的時間。此外，能夠形成厚的并且高密度的分子膜。因此，能夠獲得具有優(yōu)異耐磨性能的分子膜。
例如，當將噴嘴板18在低于200℃的溫度下浸入時，將其浸入溶液中0.5秒，并且在進行了這樣的浸入后，以例如2mm/sec的速度，將噴嘴板18從溶液中拉起。圖3和圖4是通過等離子體聚合膜22表面上的烷氧基硅烷的聚合所形成的分子膜24的示意圖，其中，所述等離子體聚合膜22形成在噴嘴板18上。圖3是示出了分子膜24和等離子體聚合膜22的鍵合的示意圖。圖4是示出了分子膜24的狀態(tài)的示意圖。當將噴嘴板18浸入烷氧基硅烷溶液中時，烷氧基硅烷聚合物的分子膜24被形成在噴嘴板18上的等離子體聚合膜22的表面上。分子膜24的硅原子24a通過氧原子鍵合到等離子體聚合膜22上，并且鍵合到硅原子24a上的含氟長鏈聚合物基團24b(此后稱為長鏈RF基團)處于膜的表面一側(cè)。在處于這種狀態(tài)的分子膜24中，硅原子24a發(fā)生三維鍵合，并且長鏈RF基團24b彼此進行復(fù)雜的纏結(jié)。因此，分子膜24處于致密的狀態(tài)，并且墨水26難以滲透到分子膜24中。
對根據(jù)上述方法所形成的分子膜24進行表面耐磨性的測試。在耐磨性的測試中，將分子膜24的表面與已浸入墨水的吸收劑摩擦，進行1000次摩擦操作。結(jié)果，分子膜24的表面沒有發(fā)生剝離，即使在進行反復(fù)摩擦后，膜表面上的墨水在5秒內(nèi)被排斥，沒有表現(xiàn)出膜的疏墨性的劣化。
根據(jù)如上所述的實施例，通過材料的等離子體聚合，能夠在噴嘴板18表面上和噴墨口20的內(nèi)表面上形成硅氧烷材料的等離子體聚合膜22。封端等離子體聚合膜22表面的甲基的數(shù)量遠遠大于噴嘴板18表面上的OH基的數(shù)量。利用紫外線照射等離子體聚合膜22的表面，以切斷其中的硅原子和甲基之間的鍵合，并且將氧原子鍵合到硅原子上。然后，將等離子體聚合膜22暴露至空氣，以使其表面羥基化。因此，等離子體聚合膜22表面上的OH基的數(shù)量遠遠大于噴嘴板18表面上的OH基的數(shù)量。
在涂覆有等離子體聚合膜22的噴嘴板18被浸入烷氧基硅烷溶液中同時其被加熱的情況下，疏液分子膜24被形成在等離子體聚合膜22的表面上。因此，當噴嘴板18被從溶液中拉起時，所形成的疏液分子膜24排斥所述烷氧基硅烷溶液。這意味著此工藝不需要干燥處理后的噴嘴板18的步驟。通過將噴嘴板18浸入烷氧基硅烷溶液中而在等離子體聚合膜22表面上所如此形成的分子膜24具有均一的厚度。
因為使用諸如具有長鏈RF基團的烷氧基硅烷之類的硅烷偶聯(lián)劑，所以膜的形成不需要進行很多的化學反應(yīng)。在噴嘴板18在加熱的條件下被浸入烷氧基硅烷溶液的情況下，可以縮短烷氧基硅烷在等離子體聚合膜22表面上進行聚合的時間。這意味著本實用新型的工藝不需要如在背景技術(shù)中所要求的較長的聚合時間。
烷氧基硅烷溶液的濃度為按重量計0.1％。利用這樣的濃度，所述溶液可以形成高密度的分子膜24。相反，背景技術(shù)中使用的溶液濃度為按重量計約0.3％，由該溶液形成的分子膜與在本實用新型此實施例中所形成的分子膜相比，具有較小的厚度和較低的密度。這意味著本實施例的用于形成金屬醇鹽膜的方法是劃算的。
因為分子膜24與封端等離子體聚合膜22表面的OH基反應(yīng)并鍵合，所以其密度很高。與此相反，在背景技術(shù)中，分子膜被形成在噴嘴板上，而封端噴嘴板表面的OH基數(shù)量不大，因此膜的密度較低。此外，在通過此實施例中的聚合所形成的分子膜24中，硅原子24a發(fā)生三維鍵合，并且長鏈RF基團24b彼此進行復(fù)雜的纏結(jié)。因此，膜較厚并具有較高的密度。與此相反，在背景技術(shù)中，膜中的硅原子二維鍵合到噴嘴板上。因此，膜較薄。此外，因為膜的密度低，所以當膜被浸入液體中時，膜中的長鏈RF基團的纏結(jié)結(jié)構(gòu)被解開。結(jié)果，膜的疏液性不能長時間保持。然而，在本實用新型的實施例中，因為膜的密度高并且長鏈RF基團彼此復(fù)雜地纏結(jié)，因此，即使當膜被浸入液體中時，長鏈RF基團也不會被解開。結(jié)果，墨水26的組分不能滲透到分子膜24中，且膜可以長時間維持其疏液性。即使當顏料型墨水落于其上，膜也能將其立即排斥。本實用新型的實施例使得在利用噴墨打印機開始打印時所進行的刮擦操作中用于除去粘附墨水的專用技術(shù)成為非必要的。因此，可以容易地進行刮擦操作。
圖5示出了裝配有噴墨打印機頭10的噴墨打印機的一個示例。根據(jù)本實用新型進行了疏液性處理的噴嘴板18的耐久性能優(yōu)異，涂覆有具有優(yōu)異耐有機溶劑性的疏墨膜的噴嘴板18可適用于工業(yè)應(yīng)用。
在此處所說明的實施例中，由不銹鋼形成的噴嘴板18被浸入硅烷偶聯(lián)劑的溶液中。作為另外的實施例，除不銹鋼之外的任何其他金屬，例如鎳或鐵也可以被用作噴嘴板18的材料，并且所有金屬可以應(yīng)用于噴嘴板18。此外，除金屬外的任何其他物質(zhì)也可以用作噴嘴板18的材料。例如，可以使用玻璃或其他的硅材料。
對于噴墨打印機的那些其襯底由如上所述的復(fù)合材料或樹脂材料而不是由不銹鋼所形成的部件，例如對于其頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐桿、齒輪、壓紙滾筒或滑架，不僅可以使用上述的硅氧烷材料的等離子體聚合膜，還可以使用含有SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、氧化銅、氧化銀、氧化鉻或氧化鐵的底涂層膜。
含有SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、氧化銅、氧化銀、氧化鉻或氧化鐵的底涂層膜可以由液體膜形成(例如，涂覆、噴涂、浸漬)、氣相沉積或濺射中的任何一種模式，以及等離子體聚合所形成。
在上面所說明的實施例中，壓電元件被用作墨滴噴射元件，用于通過噴墨口噴射出已經(jīng)存儲在壓力室中的墨水。但是，本實用新型包括將加熱元件布置在壓力室內(nèi)部并由此噴射出墨滴的另一個實施例。上述的實施例的液體噴射頭是噴墨記錄頭，并且其用于噴墨記錄裝置。但本實用新型不限于此，本實用新型廣泛地覆蓋所有類型的液體噴射頭和所有類型的液體噴射裝置。本實用新型覆蓋的液體噴射頭包括諸如打印機的圖像記錄裝置中的記錄頭；用于生產(chǎn)液晶顯示器等使用的色彩過濾器的著色劑噴射頭；用于形成有機電致發(fā)光顯示器、FED(面發(fā)射顯示器)等中的電極的電極材料噴射頭；以及用于生產(chǎn)生物芯片的生物材料噴射頭。
雖然參照其具體實施例詳細地描述了本實用新型，但是可以在其中進行各種變化和修改而不偏離其精神和范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。
本實用新型基于日本專利申請No.2003-129263(2003年5月7日遞交)，2003-129261(2003年5月7日遞交)和No.2004-102925(2004年3月31日遞交)，其內(nèi)容通過應(yīng)用被包括于此。
權(quán)利要求1.一種疏液膜涂層部件，其特征在于包括襯底、形成在襯底表面上的底涂層膜以及形成在所述底涂層膜表面上的金屬醇鹽的疏液膜。
2.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述疏液膜是金屬醇鹽聚合物的分子膜。
3.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述金屬醇鹽具有含氟長鏈聚合物基團。
4.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述金屬醇鹽是具有疏液基團的金屬酸鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述金屬醇鹽是硅烷偶聯(lián)劑。
6.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述底涂層膜包含硅氧烷材料的等離子體聚合膜，或含有SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、氧化銅、氧化銀、氧化鉻或氧化鐵。
7.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述襯底包括金屬材料或復(fù)合材料。
8.如權(quán)利要求1所述的部件，其中所述襯底包括樹脂材料。
9.如權(quán)利要求7所述的部件，其中所述金屬材料是不銹鋼。
10.如權(quán)利要求7所述的部件，其中所述復(fù)合材料包含硅、藍寶石或碳。
11.如權(quán)利要求8所述的部件，其中所述樹脂材料包括選自由聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚甲醛、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、鈦酸鉀纖維復(fù)合樹脂、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、烯烴彈性體、聚氨酯彈性體、氯丁橡膠、聚硅氧烷橡膠和丁基橡膠所組成的組中的至少一種化合物。
12.一種用于液體噴射頭的噴嘴板，其特征在于所述噴嘴板包括如權(quán)利要求1至11中的任何一個所述的部件。
13.一種液體噴射頭，其特征在于包括如權(quán)利要求12所述的噴嘴板。
14.一種液體噴射裝置，其特征在于所述液體噴射裝置裝配有如權(quán)利要求13所述的液體噴射頭。
15.如權(quán)利要求1至6、8和11中任何一個所述的部件，其特征在于所述部件是頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐桿、齒輪、壓紙滾筒或滑架。
16.一種液體噴射裝置，其特征在于所述液體噴射裝置裝配有如權(quán)利要求15所述的部件。
專利摘要本實用新型涉及一種疏液膜涂層部件、液體噴射裝置及其包括有所述疏液膜涂層部件的構(gòu)件。為了有利地實現(xiàn)疏液效果，該疏液膜涂層部件包括襯底、形成在襯底表面上的底涂層膜以及形成在所述底涂層膜表面上的金屬醇鹽疏液膜。上述疏液膜涂層部件可用于噴嘴板、液體噴射頭和液體噴射裝置。
文檔編號B41J2/05GK2740401SQ20042005074
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者宮島弘夫, 足助慎太郎, 松尾泰秀, 市川祐永, 小池保則 申請人:精工愛普生株式會社