(57)【要約】【課題】リードタイムの短縮化を図りつつ耐久性の高い薄膜を形成することが可能な成膜方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供すること。【解決手段】基板を加熱しつつ撥液材料を急加熱によって蒸発させ、前記基板に前記撥液材料の粒子が結合するように、前記基板に前記撥液材料の薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程と連続して行われ、前記基板に形成された前記薄膜を洗浄する洗浄工程とを含む。【選択図】図３
2012223892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱しつつ撥液材料を急加熱によって蒸発させ、前記基板に前記撥液材料の粒子が結合するように、前記基板に前記撥液材料の薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜形成工程と連続して行われ、前記基板に形成された前記薄膜を洗浄する洗浄工程と
を含む成膜方法。
【請求項２】
前記薄膜形成工程に先立って行われ、前記基板に下地膜を形成する下地膜形成工程を更に含む
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記薄膜形成工程に先立って行われ、前記基板に形成された前記下地膜の表面を改質する改質工程を更に含む
請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記薄膜形成工程は、前記撥液材料を複数の加熱位置に分散させて急加熱することを含む
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項５】
液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル基板を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル基板は、前記液滴に対する撥液性を有する薄膜を有し、
前記薄膜は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の成膜方法を用いて形成されている
液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、媒体にパターンや画像などを形成する液滴吐出ヘッドが知られている。液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル基板を有している（例えば、特許文献１参照）。液滴吐出ヘッドは、複数のノズルから水性又は油性のインクを液滴として吐出する。ノズル基板の撥液性が不十分な場合、液滴が付着しやすくなり、吐出不良などの不具合が生じることがある。このため、ノズル基板を撥液化する技術が提案されている。
【０００３】
ノズル基板を撥液化する場合、ノズル基板の表面に蒸着法などの成膜方法によって撥液膜を形成する技術が知られている。このような技術の一例として、蒸着法によって撥液膜を形成し、形成された撥液膜に対して一定時間硬化処理を行った後、撥液膜を洗浄する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記手法においては、蒸着法によって撥液膜を形成した後に硬化処理を行うことにより、リードタイムが長くなってしまう。一方、硬化処理を行わずに洗浄した場合、形成された撥液膜の耐久性が低いため、洗浄により剥がれてしまう。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、リードタイムの短縮化を図りつつ耐久性の高い薄膜を形成することが可能な成膜方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る成膜方法は、基板を加熱しつつ撥液材料を急加熱によって蒸発させ、前記基板に前記撥液材料の粒子が結合するように、前記基板に前記撥液材料の薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程と連続して行われ、前記基板に形成された前記薄膜を洗浄する洗浄工程とを含む。
【０００８】
本発明によれば、基板を加熱しつつ撥液材料を急加熱によって蒸発させ、基板に撥液材料の粒子が結合するように、当該基板に撥液材料の薄膜を形成するため、薄膜の密着性が高くなる。したがって、薄膜形成後、硬化処理などを行わずに、基板に形成された薄膜を洗浄する場合であっても、薄膜が剥がれにくくなる。これにより、リードタイムの短縮化を図りつつ耐久性の高い薄膜を形成することが可能となる。
【０００９】
上記の成膜方法は、前記薄膜形成工程に先立って行われ、前記基板に下地膜を形成する下地膜形成工程を更に含むことが好ましい。  
本発明によれば、基板に下地膜を形成することにより、基板を保護することができる。これにより、基板の耐久性を高めることができる。
【００１０】
上記の成膜方法は、前記薄膜形成工程に先立って行われ、前記基板に形成された前記下地膜の表面を改質する改質工程を更に含むことが好ましい。  
本発明によれば、基板に形成された下地膜の表面を改質することとしたので、撥液膜が結合しやすい状態とすることができる。
【００１１】
上記の成膜方法において、前記薄膜形成工程は、前記撥液材料を複数の加熱位置に分散させて急加熱することを含むことが好ましい。  
本発明によれば、撥液材料を複数の加熱位置に分散させて急過熱することとしたので、一箇所あたりの加熱速度を高めることができる。
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル基板を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記ノズル基板は、前記液滴に対する撥液性を有する薄膜を有し、前記薄膜は、上記の成膜方法を用いて形成されている。  
本発明によれば、耐久性の高い薄膜を短いリードタイムで形成することが可能なため、吐出特性の高い液滴吐出ヘッドを高いスループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの構成を示す図。
【図２】本実施形態に係る蒸着装置の構成を示す図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）本実施形態に係る成膜工程を示す図。
【図４】本発明の実施例に係るグラフ。
【図５】本発明の実施例に係るグラフ。
【図６】本発明の実施例に係るグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。  
［液滴吐出ヘッド］  
図１は、液滴吐出ヘッドの構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、液滴吐出ヘッド２０は、ヘッド本体９０と、ヘッド本体９０の一方面に装着されたノズルプレート（ノズル基板）９２と、ヘッド本体９０の多方面に装着されたピエゾ素子９８とを主として構成されている。
【００１６】
インク吐出面を構成するノズルプレート９２には、液滴を吐出するための複数のノズル９１が整列配置されている。ノズルプレート９２は、例えばＳＵＳなどの材料を用いて形成されている。ノズルプレート９２の表面には、例えばインク２１に対して撥液性を有する材料によって撥液膜が形成されている。ヘッド本体９０には、各ノズル９１と連通する複数の圧力室９３が形成されている。各圧力室９３はリザーバ９５に接続され、リザーバ９５はインク導入口９６に接続されている。
【００１７】
インク２１は、インク導入口９６からリザーバ９５を通って各圧力室９３に供給されるようになっている。一方、ヘッド本体９０の上端面には、可撓性を有する振動板９４が装着されている。その振動板９４を挟んで各圧力室９３の反対側には、それぞれピエゾ素子９８が設けられている。ピエゾ素子９８は、ＰＺＴ等の圧電材料を電極で挟持したものである。
【００１８】
ピエゾ素子９８に駆動電圧を印加すると、ピエゾ素子９８が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子９８が収縮変形すると、圧力室９３内の圧力が低下して、リザーバ９５から圧力室９３にインク２１が流入する。またピエゾ素子９８が膨張変形すると、圧力室９３内の圧力が増加して、ノズル９１からインク２１の液滴が吐出される。なお、ピエゾ素子９８に印加する駆動電圧を制御することにより、液滴の吐出条件を制御しうるようになっている。
【００１９】
なお液滴吐出方式として、ピエゾ素子の変形により圧力室内の圧力を変化させる上記ピエゾ方式の他に、インクを加熱して気泡（バブル）を発生させることにより圧力室内の圧力を変化させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。このうちピエゾ方式は、インクを加熱しないので材料の組成に悪影響を与えないなどの点で優れている。
【００２０】
［蒸着装置］  
次に、本実施形態に係る蒸着装置の構成を説明する。  
蒸着装置５０は、チャンバーＣＢ、基板保持部５１及び蒸着材料保持部５２を有する。チャンバーＣＢは、不図示の減圧装置を有しており、内部が減圧可能となっている。基板保持部５１及び蒸着材料保持部５２は、チャンバーＣＢの内部に配置されている。
【００２１】
基板保持部５１は、ノズルプレート９２のマザー基板５３を複数枚（図２では４枚）保持可能である。基板保持部５１は、加熱装置５４を有している。加熱装置５４は、マザー基板５３を１８０℃〜２００℃程度に加熱する。
【００２２】
蒸着材料保持部５２は、マザー基板５３に形成する薄膜の材料を保持する。本実施形態では、蒸着材料保持部５２は、蒸着材料として、インク２１に対して撥液性を有する撥液材料を保持する。このような材料としては、例えばフッ素を含むシランカップリング剤などの材料が挙げられる。
【００２３】
蒸着材料保持部５２は、加熱装置５５を有している。加熱装置５５は、蒸着材料保持部５２に保持された蒸着材料を６００℃〜７００℃程度に加熱する。蒸着材料保持部５２は、例えば２箇所に配置されている。このため、１箇所に配置する場合に比べて、蒸着材料保持部５２の加熱速度を高めることができる。
【００２４】
次に、本実施形態に係るノズルプレート９２の製造過程を説明する。  
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、ノズルプレート９２の製造過程を示す図である。  
図３（ａ）に示すように、まず、マザー基板５３をアルコールなどによって洗浄し、その後マザー基板５３に下地膜５７を形成する（下地膜形成工程）。当該下地膜５７の材料としては、例えばＳｉＯ２などが挙げられる。なお、マザー基板５３は、例えばノズルプレート９２を形成する部分において、上記ノズル９１に対応する開口部を形成しておく。下地膜５７を形成した後、当該マザー基板５３をアルコールなどによって再度洗浄する。
【００２５】
マザー基板５３の洗浄後、図３（ｂ）に示すように、当該下地膜５７の表面を改質する（表面改質工程）。表面改質工程においては、下地膜５７の表面上に撥液材料が結合しやすくなるように当該下地膜５７上を改質する。例えば、下地膜５７の表面上に紫外線などの光を照射するようにしても構わない。
【００２６】
下地膜５７の表面を改質した後、蒸着装置５０のチャンバーＣＢの内部に複数のマザー基板５３を収容し、基板保持部５１によって保持させる。また、２つの蒸着材料保持部５２に撥液材料を分散させて保持させる。この状態で、加熱装置５４及び５５を作動させ、マザー基板５３及び蒸着材料を加熱する。マザー基板５３は、例えば１８０℃〜２００℃程度に加熱する。また、蒸着材料については、６００℃〜７００℃に加熱する。なお、蒸着材料を加熱する際には、例えば加熱開始から３０秒経過後には５００℃を超えるように急加熱する。
【００２７】
この動作により、図３（ｃ）に示すように、下地膜５７上に撥液膜５８が形成される（薄膜形成工程）。加熱装置５４及び５５の加熱により、撥液膜５８は、撥液材料の粒子が下地膜５７の表面に結合した状態となっている。したがって、この状態において、撥液膜５８は下地膜５７（マザー基板５３）に対して高い密着性を有する状態となる。
【００２８】
撥液膜５８を形成した後、例えばマザー基板５３の裏面やノズル９１の内部に形成された撥液膜５８を除去する。この工程により、図３（ｄ）に示すように、マザー基板５３の必要な箇所に撥液膜５８が形成された状態となる。この後、マザー基板５３に形成された撥液膜５８を洗浄する（洗浄工程）。この場合、撥液膜５８が高い密着性をもって下地膜５７に密着しているため、薄膜形成工程の後、洗浄工程を連続して行っても、撥液膜５８はほとんど剥がれることが無い。
【００２９】
洗浄工程の後、マザー基板５３を切断して、個々のノズルプレート９２を取り出すことにより、ノズルプレート９２が完成する。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、マザー基板５３を加熱しつつ撥液材料を急加熱によって蒸発させ、マザー基板５３に撥液材料の粒子が結合するように、当該マザー基板５３に撥液膜５８を形成するため、撥液膜５８の密着性が高くなる。したがって、撥液膜５８を形成した後、硬化処理などを行わずに、マザー基板５３に形成された撥液膜５８を洗浄する場合であっても、撥液膜５８が剥がれにくくなる。これにより、リードタイムの短縮化を図りつつ耐久性の高い撥液膜５８を形成することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、耐久性の高い撥液膜５８を短いリードタイムで形成することが可能なため、吐出特性の高い液滴吐出ヘッド２０を高いスループットで製造することができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の実施例を説明する。  
図４〜図６は、本発明の実施例を説明するためのグラフである。  
図４は、蒸着材料の加熱温度及び時間と、チャンバーＣＢの内部の圧力との関係を示すグラフである。グラフの縦軸（左側）が加熱温度であり、グラフの縦軸（右側）がチャンバーＣＢの内部の圧力である。また、グラフの横軸は加熱開始からの時間である。
【００３３】
図４に示すように、加熱開始から３０秒後に蒸着材料の温度は５００℃程度になっている。このように蒸着材料を急加熱することで、加熱開始から６０秒経過後にチャンバーＣＢの内部の圧力が急激に高くなる。すなわち、蒸発材料が急激に蒸発していることを示している。この結果から、蒸着材料を急加熱することにより、蒸発材料が急激に蒸発し、結果として下地膜５７に対して結合を発生しやすくなることがわかる。
【００３４】
図５は、蒸着材料を低温低速加熱（加熱開始から４５秒程度で３００℃）した場合と、本実施例に係る成膜方法に示したように蒸着材料を加熱した場合とで、撥液膜を高温環境下に置いたときの耐久性を比較したグラフである。図５の縦軸は、撥液膜の特性が失われ、濡れた状態にノズルの発生率（％）を示している。
【００３５】
低温低速加熱の場合には、３日間放置した場合には、９５％程度まで濡れノズルの発生率が高まっている。これに対して、本発明に係る成膜方法を行った場合、高温環境下に３日放置しても、濡れノズルの発生は認められなかった。この結果から、高温環境に対する耐久性が格段に向上したことがわかる。
【００３６】
図６は、低温低速加熱を行った場合と、本実施例に係る成膜方法を行った場合とで、薄膜形成工程後、及び、洗浄工程後、におけるフッ素を含むシランカップリング剤材料の存在比率を示すグラフである。グラフの縦軸が存在比率（％）である。図６に示すように、本実施例に係る成膜方法を行った場合、低温低速加熱を行った場合に比べて、洗浄工程後の存在比率が高くなっていることがわかる。この結果から、外部からの力に対する耐久性が向上したことがわかる。
【符号の説明】
【００３７】
ＣＢ…チャンバー  ２０…液滴吐出ヘッド  ２１…インク  ５０…蒸着装置  ５１…基板保持部  ５２…蒸着材料保持部  ５３…マザー基板  ５４、５５…加熱装置  ５７…下地膜  ５８…撥液膜  ９０…ヘッド本体  ９１…ノズル  ９２…ノズルプレート
【図１】
2012223892.tif 000003
【図２】
2012223892.tif 000004
【図３】
2012223892.tif 000005
【図４】
2012223892.tif 000006
【図５】
2012223892.tif 000007
【図６】
2012223892.tif 000008