疏液膜塗層部件、液體噴射裝置及其構件的製作方法
2023-05-25 01:24:46
專利名稱：疏液膜塗層部件、液體噴射裝置及其構件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及疏液膜塗層部件、液體噴射裝置的構件、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塗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件(包括除金屬部件之外的其他部件，例如樹脂部件和複合材料部件)的表面上。
背景技術：
通過其噴嘴口向介質噴射出液滴的噴墨印表機頭(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，則在後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。方法之一如下將噴嘴板在室溫下浸入諸如烷氧基矽烷之類的疏液矽烷偶聯劑溶液中，持續數十秒。在此期間，烷氧基矽烷的溫度為室溫左右。接著，將浸入的噴嘴板以約數毫米/秒的速度從溶液中拉起，於是在其表面上形成烷氧基矽烷聚合物的單分子膜。然後將噴嘴板在室溫下乾燥一整天，以使溶劑蒸發，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矽氮烷、烷氧基矽烷或者滷矽烷基團的化合物的混合物中，然後將其從溶液中拉起，並且在將其壓靠在噴嘴板上的同時移動所述吸收物，以實現在噴嘴板上的塗層。在進行了這樣的塗覆後，在150℃下對噴嘴板進行1小時的加熱乾燥和固化，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，並將其浸入混合有具有多個三氯甲矽烷基的物質的溶液中，持續約30分鐘，以由此在其上形成氯矽烷單分子膜。然後，用氯仿洗滌氯矽烷單分子膜，然後用水洗滌，以使其反應形成矽氧烷單分子膜。將所述矽氧烷單分子膜浸入具有碳氟基團和氯矽烷基團的物質的溶液中約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，於是在噴嘴板的表面上形成了疏液單分子膜。
烷氧基矽烷分子膜與封端噴嘴板表面的OH基反應，並鍵合到噴嘴板上。因此，如果在噴嘴板表面上存在大量的OH基，則與現有OH基相對應的烷氧基矽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，因為諸如不鏽鋼之類的金屬的表面上存在的OH基的數量小於玻璃等的表面，在金屬表面上通過矽烷偶聯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，並且所述的膜不能保證其長期的疏水性能。
此前在背景技術中所使用的墨水通常是染料型墨水，並且其溶劑是水。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被用來應付來自數字靜態照相機等的高質量列印。樹脂型分散劑被用於這樣的顏料型墨水的溶劑。因此，要求用於這樣的顏料型墨水的印表機部件分子膜既具有疏水性能又具有疏油性能(此後，一併稱為「疏液性能」)。但是，在JP-A 5-116309和JP-A 5-116324中公開的分子膜並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溼的問題。
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，並且如果這些部件由可潤溼材料形成，則已經粘附到其上的墨水可以照這樣存留於其上。當粘附的墨水照現在這樣被殘留下時，其可能增厚，導致部件的汙染和操作故障。尤其對於刮墨器部件，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)到刮墨器支撐杆(聚甲醛(POM))，然後到系統主體(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS))以及廢液吸收器，並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移到所述頭上。
實用新型內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，並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，並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)使用疏液膜塗層部件(liquid-repellent film-coated member)，而且對液體噴射裝置的任何其他系統構件(由樹脂材料、複合材料形成)使用疏液膜塗層部件。在本實用新型中，疏液膜塗層部件通過如下操作構造出，即對形成在襯底表面上的底塗層膜的表面進行處理形成OH，然後在其上形成金屬醇鹽分子膜的疏液膜，其中優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部件的汙染並防止系統部件的操作故障，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塗層膜以及形成在所述底塗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矽烷偶聯劑。
(6)如上面項目(1)所述的部件，其中所述底塗層膜包含矽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基對所述底塗層膜的所述表面進行封端；和在所述底塗層膜的所述表面上使金屬醇鹽與所述OH基反應。
(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基對所述底塗層膜的所述表面進行封端；和在所述底塗層膜的所述表面上使金屬醇鹽與所述OH基反應。
(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複合材料。
(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鏽鋼。
(12)如上面項目(9)所述的部件，其中所述複合材料包含矽、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、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、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、鈦酸鉀纖維複合樹脂、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、聚矽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，其中所述襯底經受住至少400℃的加熱，並且所述疏液膜由如下工藝被形成在所述底塗層膜上，所述工藝包括加熱所述底塗層膜；以及在加熱的同時，將所述底塗層膜浸入金屬醇鹽溶液中。
(15)如上面項目(14)所述的部件，其中所述底塗層膜的加熱溫度落入200℃到400℃之間。
(16)一種用於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、頭清潔刮墨器支撐杆、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)使用疏液膜塗層部件，而且對液體噴射裝置的任何其他系統構件(包括由樹脂材料或複合材料所形成的構件)使用疏液膜塗層部件，所述構件例如為頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐杆、齒輪、壓紙滾筒或滑架。通過對系統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、頭清潔刮墨器支撐杆等進行疏墨性處理，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很長時間，因為其上的墨水粘附減少了。
頭清潔刮墨器支撐杆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移。
(ii)這些部件自身(尤其是用於驅動操作的部分，例如齒輪)防止了墨水粘附到其上，並且因此防止了由其上的增厚墨水粘附導致的操作故障。
(iii)可以對系統構件進行疏墨性處理，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塗層部件中，如上所述，在襯底表面上形成底塗層膜。用於襯底的材料沒有具體的限制，可以是金屬材料、複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，優選35nm或更小。
取決於襯底，可以適當地選擇和使用底塗層膜。例如，其可以包含矽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。底塗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，然後將其暴露至空氣，由此所述表面可以被OH基封端(即，表面被羥基化)。然後，當金屬醇鹽的疏液膜被形成在如此處理的底塗層膜上時，底塗層膜上的OH基鍵合到金屬醇鹽的疏液膜上。結果，可以形成具有高密度和高粘附性的疏液膜。
在襯底經受住至少400℃的加熱的情況下，可以在加熱的同時將底塗層膜浸入金屬醇鹽溶液，以在底塗層膜上形成金屬醇鹽疏液膜。在此實施例中，可以在底塗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塗層膜上。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於膜的表面一側上。參考此時分子膜的狀態，金屬原子發生三維鍵合併且含氟長鏈聚合物基團彼此發生複雜的纏結。因此，分子膜處於緻密狀態，且墨水難以滲透到其中。
因此，本實用新型的疏液膜塗層部件保證了優異的疏液性，並能將其長期保持。此外，由於其較高的密度，因而疏液膜具有優異的耐磨性。
下面將描述用於生產本實用新型的疏液膜塗層部件的工藝內容。
根據這樣的工藝生產本實用新型的疏液膜塗層部件，其中，所述工藝至少包括(1)襯底清洗，(2)底塗層膜的形成，(3)底塗層膜表面的活化，(4)疏液金屬醇鹽膜的形成，(5)潤溼和乾燥處理，以及(6)退火。
步驟(1)「襯底清洗」用於將不利於底塗層膜的形成的多餘物質從襯底去除。清洗條件的細節應依據襯底的材料、形制(form)和尺寸，合理地確定。
步驟(2)「底塗層膜的形成」中的膜形成條件的細節應依據襯底的材料、形制和尺寸以及依據待形成的底塗層膜的類型和厚度，合理地確定。
步驟(3)「底塗層膜表面的活化」用於將OH基引入底塗層膜的表面，以便使待形成於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塗層膜的表面。處理條件的細節應依據底塗層膜的類型和厚度以及依據用於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應依據金屬醇鹽的類型以及依據膜的預定的疏液性，合理地確定。
在步驟(5)「潤溼和乾燥處理」中，將已塗覆的襯底放置在高溫度高溼度的氣氛中，用於金屬醇鹽的聚合，以便提供其分子膜。處理條件的細節應依據金屬醇鹽的類型以及依據膜的預定的疏液性，合理地確定。
在步驟(6)「退火」中，將已塗覆的襯底在比先前步驟(5)「潤溼和乾燥處理」中的溫度更高的溫度下處理，並且這是用於完成金屬醇鹽的聚合反應。處理條件的細節應依據金屬醇鹽的類型以及依據膜的預定的疏液性，合理地確定。
本實用新型的液體噴射頭的特徵在於其包含上述的噴嘴板。
本實用新型的液體噴射裝置的特徵在於，其包含上述的液體噴射頭，或者包含頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐杆、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塗層部件。
圖1是根據本實用新型一個實施例的噴墨印表機的橫截面的解釋圖。
圖2是根據本實用新型一個實施例的用於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是示出了根據本實用新型一個實施例的分子膜中的狀態的示意圖。
圖5是根據本實用新型一個實施例的噴墨印表機的透視圖。
在附圖中使用的標號分別表示如下的部件。
10噴墨印表機頭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矽原子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選實施例，下面將更詳細地描述本實用新型的疏液膜塗層部件、液體噴射裝置的構件、液體噴射頭的噴嘴板、液體噴射頭和液體噴射裝置。
下面所描述的底塗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，用作襯底且由不鏽鋼形成的液體噴射頭的噴嘴板將被塗覆上疏液膜。但是，本實用新型不限於此。
圖1示出了噴墨印表機頭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，該噴墨印表機頭10是液體噴射頭(液體噴射裝置的一個部件)的一個示例。噴墨印表機頭10具有墨水引導槽12，墨水通過該墨水引導槽12被導入頭內部。墨水引導槽12被連接到貯墨池14，並設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，並且在其噴墨側，壓力室16被連接到形成於噴嘴板18中的噴墨口20。
壓力室16被設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，並且在其外側表面上設置激勵電極17(壓電元件)，來布置這樣的結構。若將電壓施加到激勵電極17上，則振動板由於合成的靜電力而發生振動，並且壓力室中的內部壓力由此發生變化。通過內部壓力，將墨水通過噴墨口20噴出。
作為噴嘴板18，使用由不鏽鋼(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的內表面塗覆有等離子體聚合膜22，所述等離子體聚合膜22是通過矽氧烷材料的等離子體聚合形成的。等離子體聚合膜22的表面塗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優選為具有含氟長鏈聚合物基團(此後稱為「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，但是通常使用含有矽、鈦、鋁或鋯的金屬醇鹽。在此實施例中，使用含矽的金屬醇鹽。優選地，其是具有含氟長鏈RF基團的烷氧基矽烷，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基團的烷氧基矽烷的一個示例是具有長鏈RF基團的矽烷偶聯劑。
在本實用新型中，用於疏液膜的具有長鏈RF基團的矽烷偶聯劑的合適示例包括，例如，三十七氟二十碳烷基三甲氧基矽烷(heptatriacontafluoroeicosyltrimethoxysilane)。其商業化產品包括例如Optool DSX(商品名，由大金工業株式會社生產)和KY-130(商品名，由信越化學工業株式會社生產)。
氟碳基團(RF基團)的表面自由能小於烷基的表面自由能。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。
由於RF基團的長鏈結構更長，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，構造使用這樣設計的噴墨印表機頭10的噴墨印表機。
下面描述用於在用作襯底的噴嘴板18的表面上形成矽氧烷材料的等離子體聚合膜22的裝置。圖2示出了用於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被置於室32的頂壁上，並且將高頻電源38連接到電極36。高頻電源38產生例如約300W的電功率。將溫度可控臺40置於室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。容納用於等離子體聚合膜22的材料的材料容器50被連接到送料管線44。加熱器52被置於材料容器50的下方，使得液體材料54可以被汽化。
用於等離子體聚合膜22的材料包括矽油和烷氧基矽烷，更具體來說，包括二甲基聚矽氧烷。其商業化產品包括例如TSF451(由GE東芝有機矽公司生產)和SH200(由Toray Dow-Corning Silicone生產)。
通過室32的負壓的抽吸，汽化材料經由送料管線44被送入室32中。
下面描述在噴嘴板18上形成矽氧烷材料的等離子體聚合膜22的方法，以及用於在等離子體聚合膜22表面上形成金屬醇鹽分子膜24的方法。在此實施例中，矽氧烷(二甲基聚矽氧烷)被用作用於等離子體聚合膜22的材料；以及具有含氟長鏈聚合物基團的烷氧基矽烷(三十七氟二十碳烷基三甲氧基矽烷)被用作金屬醇鹽。
首先，矽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置於室32中的臺40上。接著，通過泵34將室32脫氣至預定水平。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已被脫氣至預定水平之後，氬氣被送入其中，並且室32中的壓力被保持在預定的水平，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，並由此在室32中產生氬等離子體。通過加熱器52加熱，材料容器50中的矽氧烷發生汽化，且如上所述，汽化材料被室32中的負壓抽吸，並經由送料管線44被送入室32中。然後，汽化矽氧烷中的弱鍵合部分被氬等離子體切斷，並且矽氧烷發生聚合以在噴嘴板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的內表面上。等離子體聚合膜22的表面由構成矽氧烷的甲基封端，並且所述甲基鍵合到矽氧烷的矽原子上。
然後對在噴嘴板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。因此，等離子體聚合膜22的硬度升高，並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表面的甲基和矽原子之間的鍵合被切斷，並且氧原子被鍵合到矽原子上。通過將等離子體聚合膜22的表面暴露於氬、氮或氧的等離子體，實現等離子體處理。可以用受激準分子雷射器或氘燈的紫外線照射等離子體聚合膜22，來代替暴露於這樣的等離子體。例如，當氬等離子體被用於氧化處理時，等離子體聚合膜22的表面被暴露至氬等離子體約1分鐘。在氧化處理之後，進行將氫原子鍵合到氧原子的後續處理。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)。在此處理之後，等離子體聚合膜22表面上的OH基團的數量將遠遠大於沒有塗層的噴嘴板18的表面上的OH基團的數量。
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基團的烷氧基矽烷。對於該烷氧基矽烷，在此所使用的是上述的三十七氟二十碳烷基三甲氧基矽烷。
首先，將烷氧基矽烷與諸如稀釋劑(在此實施例中，HFE-7200，商品名，由住友3M公司生產)的溶劑進行混合，以製備烷氧基矽烷的溶液，所述溶液具有例如0.1％的重量濃度。
接著，在200℃至400℃下加熱塗覆有等離子體聚合膜22的噴嘴板18，然後將所述噴嘴板18浸入上述溶液中。在將金屬浸入到金屬醇鹽溶液後的短時間內，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，可以縮短用於在金屬上形成分子膜的時間。此外，能夠形成厚的並且高密度的分子膜。因此，能夠獲得具有優異耐磨性能的分子膜。
例如，當將噴嘴板18在低於200℃的溫度下浸入時，將其浸入溶液中0.5秒，並且在進行了這樣的浸入後，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表面上的烷氧基矽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的狀態的示意圖。當將噴嘴板18浸入烷氧基矽烷溶液中時，烷氧基矽烷聚合物的分子膜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的矽原子24a通過氧原子鍵合到等離子體聚合膜22上，並且鍵合到矽原子24a上的含氟長鏈聚合物基團24b(此後稱為長鏈RF基團)處於膜的表面一側。在處於這種狀態的分子膜24中，矽原子24a發生三維鍵合，並且長鏈RF基團24b彼此進行複雜的纏結。因此，分子膜24處於緻密的狀態，並且墨水26難以滲透到分子膜24中。
對根據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。結果，分子膜24的表面沒有發生剝離，即使在進行反覆摩擦後，膜表面上的墨水在5秒內被排斥，沒有表現出膜的疏墨性的劣化。
根據如上所述的實施例，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的內表面上形成矽氧烷材料的等離子體聚合膜22。封端等離子體聚合膜22表面的甲基的數量遠遠大於噴嘴板18表面上的OH基的數量。利用紫外線照射等離子體聚合膜22的表面，以切斷其中的矽原子和甲基之間的鍵合，並且將氧原子鍵合到矽原子上。然後，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基的數量遠遠大於噴嘴板18表面上的OH基的數量。
在塗覆有等離子體聚合膜22的噴嘴板18被浸入烷氧基矽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排斥所述烷氧基矽烷溶液。這意味著此工藝不需要乾燥處理後的噴嘴板18的步驟。通過將噴嘴板18浸入烷氧基矽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基團的烷氧基矽烷之類的矽烷偶聯劑，所以膜的形成不需要進行很多的化學反應。在噴嘴板18在加熱的條件下被浸入烷氧基矽烷溶液的情況下，可以縮短烷氧基矽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中所要求的較長的聚合時間。
烷氧基矽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於形成金屬醇鹽膜的方法是划算的。
因為分子膜24與封端等離子體聚合膜22表面的OH基反應並鍵合，所以其密度很高。與此相反，在背景技術中，分子膜被形成在噴嘴板上，而封端噴嘴板表面的OH基數量不大，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，矽原子24a發生三維鍵合，並且長鏈RF基團24b彼此進行複雜的纏結。因此，膜較厚並具有較高的密度。與此相反，在背景技術中，膜中的矽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基團的纏結結構被解開。結果，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，因為膜的密度高並且長鏈RF基團彼此複雜地纏結，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於其上，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印表機開始列印時所進行的刮擦操作中用於除去粘附墨水的專用技術成為非必要的。因此，可以容易地進行刮擦操作。
圖5示出了裝配有噴墨印表機頭10的噴墨印表機的一個示例。根據本實用新型進行了疏液性處理的噴嘴板18的耐久性能優異，塗覆有具有優異耐有機溶劑性的疏墨膜的噴嘴板18可適用於工業應用。
在此處所說明的實施例中，由不鏽鋼形成的噴嘴板18被浸入矽烷偶聯劑的溶液中。作為另外的實施例，除不鏽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，並且所有金屬可以應用於噴嘴板18。此外，除金屬外的任何其他物質也可以用作噴嘴板18的材料。例如，可以使用玻璃或其他的矽材料。
對於噴墨印表機的那些其襯底由如上所述的複合材料或樹脂材料而不是由不鏽鋼所形成的部件，例如對於其頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐杆、齒輪、壓紙滾筒或滑架，不僅可以使用上述的矽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塗層膜。
含有SiO2、ZnO、NiO、SnO2、Al2O3、ZrO2、氧化銅、氧化銀、氧化鉻或氧化鐵的底塗層膜可以由液體膜形成(例如，塗覆、噴塗、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，用於通過噴墨口噴射出已經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部並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，並且其用於噴墨記錄裝置。但本實用新型不限於此，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印表機的圖像記錄裝置中的記錄頭；用於生產液晶顯示器等使用的色彩過濾器的著色劑噴射頭；用於形成有機電致發光顯示器、FED(面發射顯示器)等中的電極的電極材料噴射頭；以及用於生產生物晶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範圍，對於本領域技術人員來說是明顯的。
本實用新型基於日本專利申請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)，其內容通過應用被包括於此。
權利要求1.一種疏液膜塗層部件，其特徵在於包括襯底、形成在襯底表面上的底塗層膜以及形成在所述底塗層膜表面上的金屬醇鹽的疏液膜。
2.如權利要求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.如權利要求1所述的部件，其中所述金屬醇鹽是矽烷偶聯劑。
6.如權利要求1所述的部件，其中所述底塗層膜包含矽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.如權利要求1所述的部件，其中所述襯底包括金屬材料或複合材料。
8.如權利要求1所述的部件，其中所述襯底包括樹脂材料。
9.如權利要求7所述的部件，其中所述金屬材料是不鏽鋼。
10.如權利要求7所述的部件，其中所述複合材料包含矽、藍寶石或碳。
11.如權利要求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、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、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、鈦酸鉀纖維複合樹脂、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、聚矽氧烷橡膠和丁基橡膠所組成的組中的至少一種化合物。
12.一種用於液體噴射頭的噴嘴板，其特徵在於所述噴嘴板包括如權利要求1至11中的任何一個所述的部件。
13.一種液體噴射頭，其特徵在於包括如權利要求12所述的噴嘴板。
14.一種液體噴射裝置，其特徵在於所述液體噴射裝置裝配有如權利要求13所述的液體噴射頭。
15.如權利要求1至6、8和11中任何一個所述的部件，其特徵在於所述部件是頭蓋體、頭清潔刮墨器、頭清潔刮墨器支撐杆、齒輪、壓紙滾筒或滑架。
16.一種液體噴射裝置，其特徵在於所述液體噴射裝置裝配有如權利要求15所述的部件。
專利摘要本實用新型涉及一種疏液膜塗層部件、液體噴射裝置及其包括有所述疏液膜塗層部件的構件。為了有利地實現疏液效果，該疏液膜塗層部件包括襯底、形成在襯底表面上的底塗層膜以及形成在所述底塗層膜表面上的金屬醇鹽疏液膜。上述疏液膜塗層部件可用於噴嘴板、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 優先權日2003年5月7日
發明者宮島弘夫, 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