专利名称：防水膜的形成方法、防水膜、喷墨头的喷嘴板的制作方法
技术领域：
本发明涉及形成防水膜的方法，尤其是涉及形成能够适当地设置在喷墨头的喷嘴板上的防水膜的方法。
背景技术：
在用于喷墨记录装置的喷墨头中，当油墨附着于喷嘴板表面时，从喷嘴喷射出的墨滴受到影响并且墨滴的喷射方向可能发生变化。当油墨以这种方式附着吋，难以使墨滴沉积在记录介质上的预定位置处，这引起图像质量的劣化。因此，为了通过防止油墨附着于喷嘴板表面以改善喷射性能以及改善维护特性， 已经提出了各种用于在喷嘴板表面上形成防水膜的方法。一种在喷嘴板表面上提供防水处理的方法是使用氟树脂或含氟单分子膜的方法。 然而，如果使用单分子膜，则难以形成完全覆盖喷嘴表面的膜，这是由于制造喷墨头期间粒子变得与表面附着而导致的影响。另外，含氟单分子膜具有高电负性，因此难以高密度地排列相邻的分子。换句话说，单分子膜仅能以低密度形成并且难以实现充分的防水性能。另外，喷墨头中的防水膜可由于维护(例如用橡胶刀片擦拭等)而剥落，这可能导致墨滴喷射方向的变化。因此，需要更牢固的防水膜。除了喷墨记录装置之外，在触摸面板领域，(例如)使用与喷墨头的膜基本上相同的膜作为防止因指印等引起的污损的膜。然而，在该领域中，对于总是在相同位置被触摸的目标设备(如自动售票机)，存在防污膜剥落并且防污特性下降的可能性。应对于这类问题，日本专利申请公开No. 2005-246707和日本专利申请公开 No. 2010-30142描述了这样ー种技木，其涉及涂布等离子聚合物硅氧烷膜(其是通过对诸如八甲基三硅氧烷等分子进行热蒸发，并且引入到等离子体中而进行聚合)，所述膜被UV 或等离子体能量等活化以产生OH基，并且向该膜施加硅烷偶联型氟材料以产生牢固的硅烷偶联键。然而，日本专利申请公开No. 2005-M6707和日本专利申请公开No. 2010-30142中所述的具有热蒸发器的等离子聚合装置确实非常昂贵，因此可能存在下述情况在制造喷墨头上的防水膜等时所涉及的成本变得太高。
发明内容
鉴于这些情况而提出本发明，其目的是提供ー种形成防水膜的方法，由该方法能够廉价地制造防水膜，而不需要包括昂贵热蒸发器的等离子聚合装置。为了实现上述目的，本发明的ー个方面涉及形成防水膜的方法，该方法包括薄膜形成步骤，其中使用在常温和大气压下为气体的原材料在基础部件上形成薄膜，该薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在所述薄膜形成步骤中获得的薄膜，从而使得所述疏水性取代基保留并且所述薄膜中存在OH 基；以及施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到所述照射步骤中获得的薄膜上。如果使用在常温和大气压下为气体的原材料，有利的是，通过催化性CVD(cat-CVD)或通过等离子体CVD 进行薄膜形成步骤。另外，为了实现上述目的，本发明的另ー个方面涉及形成防水膜的方法，该方法包括薄膜形成步骤，其中通过将薄膜施加到基础部件上随后进行煅烧而在基础部件上形成薄膜，所述薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在所述薄膜形成步骤中获得的所述薄膜，从而使得所述疏水性取代基保留并且薄膜中存在OH基；以及施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到所述照射步骤中获得的所述薄膜上。通过上述的形成防水膜的方法，可以提供这样的形成防水膜的方法，由该方法能够廉价地制造防水膜，而不需要包括昂贵热蒸发器的等离子聚合装置。由于借助热蒸发器进行热蒸发的速度不稳定，因此不需要热蒸发的本发明的多个方面在膜形成的重复性方面也是有利的。另外，在这种防水膜中，OH基与硅烷偶联性防水材料产生牢固的键，这归因于保留有疏水性取代基的下面的硅氧烷膜，并且由于这些疏水性取代基赋予了耐油墨特性，因此与常规S^2材料相比也可以赋予耐油墨性。有利地，疏水性取代基是甲基。该基团可以是具有苯环的疏水基团，如烷基或苯基，但是如果该基团是CH3,则可以容易且廉价地实施薄膜形成步骤。另外，有利地，用于形成上述薄膜的基础部件的物质(材料)是硅、玻璃、金属、陶瓷和聚合物膜中的任一者。可以基于硅、玻璃、金属、陶瓷和聚合物膜中的任一者来形成牢固并具有良好重复性的廉价防水膜。另外，激发光可以紫外光或等离子体。当紫外光或等离子体作为激发光照射含有 Si-O键的薄膜时，产生Si-OH基。另外，上文所形成的防水膜可以适当地设置在喷墨头的喷嘴板上。由于所述防水膜不会剥落并且可以防止油墨附着于喷嘴板表面，因此可以改善喷射性能。根据本发明的形成防水膜的方法、防水膜以及喷墨头的喷嘴板，可以实现廉价的制造，而不需要具有昂贵热蒸发器的等离子聚合装置。
以下将參照附图对本发明的优选实施方案以及其他目的和优点进行解释，其中在整个附图中相似的參考符号表示相同或相似的部分，其中图1是示出喷墨记录装置的全视图的总体示意图。图2A和2B是示出喷墨头的结构的例子的平面透视图；图3是沿着图2A中的线III-III的剖面图；并且图4是构成涉及本发明实施方案的防水膜的分子化学结构的示意图。
具体实施例方式喷墨记录装置的总体组成首先，将喷嘴板和包括喷嘴板的喷墨记录装置作为防水膜的应用例子进行描述， 其中所述防水膜是由根据本发明实施方案的制造防水膜的方法制造的。
图1是喷墨记录装置的示意图。该喷墨记录装置100是利用压カ滚筒直接成像法的喷墨记录装置，其中所述的压カ滚筒直接成像法通过从喷墨头172M、172K、172C和172Y 将多种颜色的墨滴喷射到保持在成像単元116的压カ滚筒(成像滚筒170)上的记录介质 124(为方便起见下文也称作“纸张”)上以形成期望的彩色图像。喷墨记录装置100是使用双液体反应(凝集)方法的按需(on-demand)型图像形成装置，其中通过下列步骤在记录介质IM上形成图像将处理液(此处为凝集处理液)沉积在记录介质IM上，随后喷射墨滴并且使得处理液与油墨液一起反应。如图1中所示，该喷墨记录装置100主要包括供纸单元112、处理液沉积单元114、 成像単元116、干燥単元118、定影单元120和紙输出单元122。供纸单元供纸单元112是用于将记录介质124供应到处理液沉积单元114的机构，并且记录介质124(其为裁切的平板纸)堆叠在供纸单元112中。供纸托盘150与供纸单元112 设置在一起，记录介质1 毎次一张从供纸托盘150供应到处理液沉积单元114。处理液沉积单元处理液沉积单元114是使处理液沉积到记录介质IM的记录表面上的机构。处理液包含使得由成像単元116所沉积的油墨中的着色材料(在本实施方案中为颜料)凝集的着色材料凝集剂，并且由于处理液与油墨相互接触从而促进油墨中的着色材料与溶剂分如图1中所示，处理液沉积单元114包括供纸滚筒152、处理液滚筒巧4和处理液施加装置156。处理液滚筒巧4为支持记录介质IM并输送该介质从而转动的滚筒。处理液滚筒巧4包括设置在其外圆周面上的钩形夹持装置(夹具)155，并且被设计为使得可以通过在夹持装置155的钩与处理液滚筒巧4的圆周面之间夹持记录介质IM从而保持记录介质124的前端。处理液施加装置156相对于处理液滚筒154的圆周面而设置在该滚筒的外部。处理液施加装置156包括处理液容器，其贮存处理液；网纹辊，其部分地浸没于处理液容器中的处理液内；以及橡胶辊，其通过压靠网纹辊和处理液滚筒巧4上的记录介质1 从而将定量的处理液转移到记录介质124。根据该处理液施加装置156，可以在对处理液定量的条件下将处理液施加到记录介质1 上。其上已经通过处理液沉积单元114而沉积有处理液的记录介质IM通过中间传送単元1 从处理液滚筒巧4转移至成像単元116的成像滚筒170。成像单元成像単元116包括成像滚筒170 (第二传送部件)、压纸辊174和喷墨头172M、 172K、172C和172Y。与处理液滚筒巧4类似，成像滚筒170在该滚筒的外圆周面上也包括钩形夹持装置(夹具)171。保持在成像滚筒170上的记录介质IM在其记录表面朝外侧的情况下被传送，并且油墨从喷墨头172M、172K、172C和172Y沉积到该记录表面上。有利地是，喷墨头172M、172K、172C和172Y为其长度与记录介质IM上成像区最大宽度对应的整行型喷墨记录头(喷墨头)。在每个喷墨头的油墨喷射面中形成了贯穿成像区整个宽度而排列的喷射油墨用喷嘴的喷嘴列。喷墨头172M、172K、172C和172Y均被设置为沿着与记录介质1 传送方向(成像滚筒170的旋转方向)垂直的方向延伸。
5
当相应的着色油墨的液滴从喷墨头172M、172K、172C和172Y向牢固地保持在成像滚筒170上的记录介质124的记录表面上喷射吋，油墨与已经通过处理液沉积单元114而事先沉积在该记录表面上的处理液接触，分散于油墨中的着色材料(颜料)发生凝集，由此形成着色材料凝集物。通过这种手段，防止了着色材料等在记录介质1 上的流动，并且在记录介质124的记录表面上形成图像。其上已经通过成像単元116而形成有图像的记录介质IM借助中间传送単元1 从成像滚筒170转移到干燥単元118的干燥滚筒176。干燥单元干燥単元118为这样一种机构，其对因着色材料凝集作用而分离出的溶剂中所含的水量进行干燥，并且如图1中所示，其包括干燥滚筒176和溶剂干燥装置178。与处理液滚筒巧4类似，干燥滚筒176也包括设置在该滚筒外圆周面上的钩形夹持装置(夹具)177，其设置方式为使得记录介质124的前端能够被夹持装置177夹持。溶剂干燥装置178设置在与干燥滚筒176的外圆周面相对的位置处，并且包括多个卤素加热器180和分别设置在卤素加热器180之间的热空气喷嘴182。其上已经通过干燥単元118而实施了干燥过程的记录介质IM借助中间传送単元 130从干燥滚筒176转移到定影单元120的定影滚筒184。定影单元定影单元120包括定影滚筒184、卤素加热器186、定影辊188和在线传感器190。 与处理液滚筒巧4类似，定影滚筒184也包括设置在该滚筒外圆周面上的钩形夹持装置 (夹具)185，使得记录介质124的前端能够被夹持装置185夹持。通过定影滚筒184的转动，记录介质IM在其记录表面朝外侧的情况下被传送，并且对于该记录表面实施由卤素加热器186进行的预加热、由定影辊188进行的定影过程和由在线传感器190进行的检查。根据定影単元120，由干燥単元118所形成的薄图像层中的热塑性树脂微粒被定影辊188加热、加压和熔融，因此可以将图像层定影到记录介质124。另外，通过将定影滚筒 184的表面温度设定为不低于50°C，通过从背面来加热保持在定影滚筒184的外圆周面上的记录介质124以促进干燥，从而可以防止图像在定影期间破裂，另外，可以因图像的升温效应而提高图像的強度。另外，在油墨中包含紫外光固化性単体的情况下，当水已经在干燥単元中被充分蒸发掉之后，通过包括紫外照射灯的定影单元而用紫外光照射该图像，从而将紫外光固化性単体固化并聚合，并且可以改善图像的強度。纸输出单元如图1中所示，纸输出単元122设置在定影单元120之后。纸输出単元122包括输出托盘192，并且在输出托盘192和定影单元120的定影滚筒184之间设置转移滚筒194、 传送带196和张紧辊198，使它们相対。记录介质IM借助于转移滚筒194被送至传送带 196并且输出到输出托盘192。另外，虽然在图1中未显示，但是除了上述的組成之外，本实施方案的喷墨记录装置100还包括将油墨供应到喷墨头172M、172K、172C和172Y的油墨贮存和加载单元以及将处理液供应到处理液沉积单元114的装置，并且包括对喷墨头172M、172K、172C和172Y实施清洁(喷嘴表面擦洗、冲洗、喷嘴抽吸等)的喷墨头维护单元、确定记录介质1 在纸传送路径中的位置的位置确定传感器、測定装置各単元的温度的温度传感器等。在图1中描述了基于滚筒传送系统的喷墨记录装置，但是本发明不限于此，还可以用于基于带传送系统的喷墨记录装置等中。喷墨头的结构接着描述喷墨头172M、172K、172C和172Y的结构。此处，各喷墨头172M、172K、172C 和172Y具有相同的结构，并且在下文中參考符号250表示任意的喷墨头。图2A是示出喷墨头250的结构例子的平面透视图，并且图2B是示出喷墨头250 结构的另ー个例子的平面透视图。图3是示出油墨槽单元的組成的剖面图(沿着图2A中线III-III的剖面图)。为了在记录纸表面上形成高密度的点距，需要在喷墨头250中实现高密度的喷嘴间距。如图2A所示，本实施方案的喷墨头250具有这样的结构，其中多个油墨槽单元253 以交错矩阵格局(ニ维格局)排列，每个油墨槽单元253由作为墨滴喷射孔的喷嘴251和与喷嘴251对应的压カ槽252等构成。因此，以被投影到喷墨头长度方向(与纸张传送方向垂直的主要扫描方向)的排列上的有效喷嘴间距(即，投影喷嘴间距)来实现高密度。构成ー个或多个喷嘴列的实施方案并不限于本实施例，其中所述的喷嘴列以与纸张传送方向基本上垂直的方向覆盖与记录介质124的完整宽度相对应的长度。例如，作为图2A中的組成的替代形式，如图2B中所示，可以通过以交错矩阵方式排列和組合短喷墨头块(喷墨头芯片)250’来形成长度与记录介质124的整个宽度相对应的喷嘴列的线状喷墨头，其中所述的短喷墨头块均具有以ニ维方式排列的多个喷嘴251。另外，虽然在图中未显示，也可以通过使短喷墨头排列成行而形成线状喷墨头。如图3中所示，喷嘴251形成在喷嘴板沈0(其构成喷墨头250的油墨喷射表面 250a)中。喷嘴板260可以由硅材料(如Si、Si02、SiN或石英玻璃)、金属材料(如Al、Fe、 NiXu或这些金属材料的合金)、氧化物材料(如，氧化铝或氧化铁)、含碳材料(如碳黑或石墨)或树脂材料(如聚酰亚胺)制成。针对油墨具有防水特性的防水膜沈2形成在喷嘴板260的表面(喷墨侧表面)上， 从而防止油墨的附着。以基本上正方的平面形状形成分别与喷嘴251对应的压カ槽252，并且在该平面形状的对角线上相应的角落部分设置喷嘴251和供给ロ 254。相应的压カ槽252经供给ロ 254与共用流动通道255连接。共用流动通道255与形成油墨供应源的供墨槽(图中未显示)连接，并且由供墨槽所供给的油墨经共用流动通道255而被分配到压カ槽252。分別具有独立电极257的压电元件258与构成压カ槽252的顶面并且还充当共用电极的隔膜256结合；并且通过给独立电极257施加驱动电压而使压电元件258变形，从而使得油墨从喷嘴251喷出。当油墨喷出吋，新的油墨从共用流动通道255经供给ロ 2M而供应到压カ槽252。喷嘴的布局结构不限于附图中所示的例子，也可以使用多种其他类型的喷嘴布局，如在次要扫描方向具有一个喷嘴列的布局结构。另外，本发明不限于使用线型喷墨头的打印方法，本发明也可以适用于其中通过使用短喷墨头沿着纸张宽度方向进行打印的序列法，其中所述的短喷墨头比纸张宽度方向
7(主要扫描方向)上的长度短并且在该宽度方向上执行喷墨头扫描动作，在宽度方向上完成ー个打印动作后，纸张沿着与该宽度方向垂直的方向(次要扫描方向)移动预定的量，在下一个打印区域内执行在纸张宽度方向上的打印，并且通过重复该操作，在纸张的打印区的整个表面范围内执行打印。制造防水膜的方法接着将解释制造上述防水膜沈2的方法。形成防水膜的方法包括薄膜形成步骤，其中使用在常温和大气压下为气体的原材料在基础部件上形成薄膜，该薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在薄膜形成步骤中获得的薄膜，使得所述疏水性取代基保留并且在所述薄膜中存在OH基；以及施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到照射步骤中所获得的薄膜上。优选地，在这种情况下，在薄膜形成步骤中实施催化CVD或等离子体CVD。制造本实施方案涉及的防水膜的方法包括薄膜形成步骤，其中通过在基础部件上施加薄膜随后进行煅烧从而在所述基础部件上形成薄膜，该薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在薄膜形成步骤中获得的薄膜，使得所述疏水性取代基保留并且在所述薄膜中存在OH基；以及施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到照射步骤中所获得的薄膜上。通过上述的形成防水膜的方法，可以提供这样ー种形成防水膜的方法，由该方法可以廉价地制造防水膜，而不需要包括昂贵热蒸发器的等离子聚合装置。由于借助热蒸发器的热蒸发速度不稳定，因此不需要热蒸发的本实施方案在膜形成的重复性方面也是有利的。另外，在这种防水膜中，通过使用保留疏水性取代基的下层硅氧烷膜，OH基与硅烷偶联性防水材料产生牢固的结合，并且由于这些疏水性取代基赋予耐油墨特性，则与常规 SiO2材料相比，可以增强耐油墨性。下文描述各步骤。薄膜形成步骤有利的是，用于形成上述薄膜的基础部件的物质(材料)是硅、玻璃、金属、陶瓷和聚合物膜中的任一者。通过采用硅、玻璃、金属、陶瓷和聚合物膜中的任一者，本发明能够形成牢固并具有良好重复性的廉价防水膜。在基础部件上，(1)使用在常温和大气压下为气体的原材料形成主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基的薄膜，或者( 施加主要具有Si-O键并具有直接与硅结合的疏水性取代基的薄膜并且进行煅烧。在上述(1)的情况下，例如，通过使用其中硅烷气体(如单甲基硅烷、ニ甲基硅烷、 三甲基硅烷、四甲基硅烷等)被导入到等离子体中的等离子体CVD法或催化CVD法，可以在不需要热蒸发器的装置中制造具有Si-O骨架和Si-疏水性取代基键的薄膜。以这种方式， 通过使用气体作为原材料而消除了诸多问题(如热蒸发器的极高成本和热蒸发的不稳定速度)，并且可以使得膜形成过程的成本降低及重复性改善。在常温下为气体的原材料是指可以在标准实验室中在无加热机构的条件下作为原材料提供的气体(包括在25°C下蒸气压为1000 或更高的气体)。另外，在上述O)的情况下，例如，可以通过下列方法制造比等离子聚合法更廉价的聚有机硅氧烷膜使用由下式表示的称作MSQ或有机SOG的甲基硅氧烷材料、或与这些材料具有相似结构的材料(其包含Si-CH3键并以Si-O键作为主要组分，例如为市售可得的材料由Hitachi Chemical株式会社制造的HSG、由Honeywell International公司制造的HOSP或由ULVAC公司制造的ULKS Ver3)，并且在形成Si-O骨架和保留Si-疏水性取代
基键的条件下施加并煅烧该材料。
权利要求
1.ー种形成防水膜的方法，该方法包括薄膜形成步骤，其中使用在常温和大气压下为气体的原材料在基础部件上形成薄膜， 该薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在所述薄膜形成步骤中获得的所述薄膜，使得所述疏水性取代基保留并且所述薄膜中存在OH基；和施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到所述照射步骤中获得的所述薄膜上。
2.权利要求1所述的形成防水膜的方法，其中在所述薄膜形成步骤中，进行催化CVD或等离子体CVD。
3.ー种形成防水膜的方法，该方法包括薄膜形成步骤，其中通过将薄膜施加到基础部件上随后进行煅烧从而在所述基础部件上形成所述薄膜，该薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在所述薄膜形成步骤中获得的所述薄膜，使得所述疏水性取代基保留并且所述薄膜中存在OH基；和施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到所述照射步骤中获得的所述薄膜上。
4.权利要求1所述的形成防水膜的方法，其中所述疏水性取代基为甲基。
5.权利要求3所述的形成防水膜的方法，其中所述疏水性取代基为甲基。
6.权利要求1所述的形成防水膜的方法，其中所述基础部件的材料为硅、玻璃、金属、 陶瓷和聚合物膜中的任一者。
7.权利要求3所述的形成防水膜的方法，其中所述基础部件的材料为硅、玻璃、金属、 陶瓷和聚合物膜中的任一者。
8.权利要求1所述的形成防水膜的方法，其中所述激发光是紫外光或等离子体。
9.权利要求3所述的形成防水膜的方法，其中所述激发光是紫外光或等离子体。
10.ー种防水膜，其是通过权利要求1所述的形成防水膜的方法形成的。
11.ー种防水膜，其是通过权利要求3所述的形成防水膜的方法形成的。
12.—种喷墨头的喷嘴板，其形成有权利要求10所述的防水膜。
13.—种喷墨头的喷嘴板，其形成有权利要求11所述的防水膜。
全文摘要
本发明公开了一种形成防水膜的方法，包括薄膜形成步骤，其使用在常温和大气压下为气体的原材料在基础部件上形成薄膜，该薄膜主要具有Si-O键并且具有直接与硅结合的疏水性取代基；照射步骤，其中用激发光照射在所述薄膜形成步骤中获得的所述薄膜，使得所述疏水性取代基保留并且所述薄膜中存在OH基；和施加步骤，其中将硅烷偶联剂施加到所述照射步骤中获得的所述薄膜上。该方法能够廉价地制造防水膜，而不需要包括昂贵热蒸发器的等离子聚合装置。本发明还涉及由该方法形成的防水膜、以及形成有该防水膜的喷墨头的喷嘴板。
文档编号B32B9/04GK102555326SQ20111033098
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者新川高见 申请人:富士胶片株式会社