JP2002159845A

JP2002159845A - 表面処理方法

Info

Publication number: JP2002159845A
Application number: JP2000355619A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Toda; 義朗戸田; Kazuhiro Fukuda; 和浩福田; Akira Nishiwaki; 彰西脇
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP4501272B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、微小空隙を有する被処理物の空隙
内部を効率よく処理する表面処理方法に関するものであ
る。【解決手段】大気圧又はその近傍の圧力下で、少なく
とも２つの口をもつ被処理物の１つの口から内部に放電
用ガスを導入し、そして該放電用ガスを導入した口と異
なる少なくとも１つの口から排気しながら、該放電用ガ
スを導入する口近傍と該放電用ガスを排気する口近傍に
それぞれ配置した、誘電体を表面に配設した電極間に通
電して、前記被処理物内部に放電を発生させ、前記被処
理物の内部表面を処理することを特徴とする表面処理方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小な空隙構造を
有する被処理物の空隙内部表面および容易に表面を処理
しがたい被処理物の表面をエッチング・アッシング・改
質・薄膜の形成を行う表面処理技術に関し、特に大気圧
およびその近傍の雰囲気で短時間で効率のよい表面処理
をすることのできる、生産性が高く製造コスト並びに製
造設備コストがかからない表面処理方法及びその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラズマ放電による表面処理は真
空中又は減圧された環境において行われていたが、近年
になり大気圧若しくはその近傍での処理が可能となって
きた。

【０００３】これらは、例えば、特公平２−４８６２６
号、同４−７４３７２号、同６−７２３０８号、同７−
４８４８０号、特開平２−２８１７３４号、同３−２２
９８８６号、同３−２３６４７５号等に開示されてい
る。

【０００４】更に近年に至っては被処理物の特定の部分
のみを処理する方法として、大気圧下でのプラズマによ
り生成した放電用ガスの励起活性種を所望の処理領域の
みに吹き付ける吹き出し型プラズマ処理法が見いだされ
ている。これらについては、例えば、特開平３−２１９
０８２号、同６−２１４９号、同４−３５８０７６号、
同９−２３２２９３号、同１１−２５１３０４号、同１
１−２６０５９７号、同１１−３３５８６８号に記載が
ある。

【０００５】容易にその表面が処理しがたい被処理物の
表面、例えば微小な空隙構造（細孔）を有した処理物の
空隙内部を処理する方法として前述のような吹き出し型
プラズマ処理がある。しかしながら、吹き出し型大気圧
プラズマはプラズマ発生部にて生成した励起活性種（ラ
ジカル・イオン等）を処理したい箇所に接触させて処理
する方法であるため、その原理から励起活性種の失活が
処理効果に大きく影響を与える。つまりプラズマ発生部
と被処理部との距離が大きくなればなるほど改質効果は
激減し、更には微小であったり複雑な空隙構造の場合は
励起活性種がより内部へ進入しにくくなり殆ど改質効果
が失われてしまう。

【０００６】又、最もオーソドックスな従来の処理法、
つまり電極間に微小空間を有する被処理物そのものを配
置し処理する方法では、被処理物外部表面は処理される
が、微小空間内部では殆どプラズマが発生しないため微
小空間内部を処理することができない。若しくはその処
理効率が極めて低く非常に多くの処理時間を要してい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、上記
問題に鑑み、微小空隙を有する被処理物の空隙内部を効
率よく処理する表面処理方法に関するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は以下
の手段により達成される。

【０００９】１．大気圧又はその近傍の圧力下で、少な
くとも２つの口をもつ被処理物の１つの口から内部に放
電用ガスを導入し、そして該放電用ガスを導入した口と
異なる少なくとも１つの口から排気しながら、該放電用
ガスを導入する口近傍と該放電用ガスを排気する口近傍
にそれぞれ配置した、誘電体を表面に配設した電極間に
通電して、前記被処理物内部に放電を発生させ、前記被
処理物の内部表面を処理することを特徴とする表面処理
方法。

【００１０】２．放電用ガスの流れる方向に沿った電位
勾配を有することを特徴とする前記１記載の表面処理方
法。

【００１１】３．放電用ガスが、ヘリウム若しくはアル
ゴンを含有することを特徴とする前記１又は２に記載の
表面処理方法。

【００１２】４．放電用ガスを導入する口近傍に配置し
た、誘電体を表面に配設した電極が、該放電用ガスを導
入する口に連結した、該放電用ガス導入管の外部表面の
少なくとも一部に接した状態で存在することを特徴とす
る前記１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法。

【００１３】５．放電を発生させる電極間の距離が５０
ｍｍ以下であることを特徴とする前記１〜４のいずれか
１項に記載の表面処理方法。

【００１４】６．前記１〜５のいずれか１項に記載の表
面処理方法によりインク流路表面を親水化処理されてな
ることを特徴とするインクジェットプリンター用ヘッ
ド。

【００１５】本発明の処理法によれば、微小空隙構造を
有する被処理物の空隙入り口（以下、口とも呼ぶ）のう
ち、少なくとも１つの口から内部に、大気圧又はその近
傍の圧力下で、所定の放電用ガスを導入し、そして前記
放電用ガスを導入した口と異なる少なくとも１つの口か
ら排気しながら、前記放電用ガスを導入する口近傍と前
記放電用ガスを排気する口近傍にそれぞれ配置した、誘
電体を表面に配設した電極間に通電して、前記被処理物
内部に放電を発生させることにより非常に効率よく微小
空隙内部表面が処理できることを見いだしたものであ
る。

【００１６】一般にプラズマ放電処理は、放電用ガスの
存在下、高圧の高周波電源によりプラズマ放電を発生さ
せ生じた励起活性種により、被処理物基体表面に改質等
の処理を行うものである。放電用ガスの種類を選ぶこと
により、所望とする表面の改質、例えば親水化処理や疎
水化処理等を行うことが可能である。プラズマ放電によ
る表面処理は真空中又は減圧された環境において行われ
ているが、本発明は大気圧プラズマ放電において微小空
隙内表面の処理を効率よく行う方法に関するものであ
る。大気圧プラズマ放電とは、減圧下で行う真空プラズ
マ放電に対し、大気圧又は大気圧近傍でプラズマ放電を
発生させ生じた励起活性種により表面処理を行うもので
ある。励起活性種の濃度を高くできるため処理の効率が
いいのが特徴であるが、本発明において、大気圧近傍と
は、１．０１３×１０²±０．５０７×１０²ｋＰａ、好
ましくは１．０１３×１０²±０．３０４×１０²ｋＰａ
の範囲であり、さらに好ましくは１．０１３×１０²±
０．２０３×１０²ｋＰａの範囲である。特に本発明の
ように、微細な空隙（貫通口有する）中の内部表面を処
理するためには、放電用ガス導入口から被処理物機体内
部の微細空隙に放電用ガスを効率よく導入しなければな
らず、装置としては、該導入口に放電用ガス導入管を密
着させ放電用ガスを導入する必要がある。

【００１７】又、効率よく、貫通孔を有する微細な空隙
中（例えば、後述するインクジェットヘッドのインク流
路となる細孔）の内部表面にプラズマ処理を施すには、
該細孔のガス導入口から、排出口までの経路に沿って
（従ってガスの流れる方向に沿って）電位勾配を有して
いることが好ましい。

【００１８】上記放電用ガスを導入する口および排気す
る口のそれぞれ近傍に配置された２つの電極間に高周波
電源を印加し、この貫通する空隙構造に放電用ガスを流
し、プラズマ放電を発生させ該貫通する空隙構造の内部
表面に表面処理を行うことが特徴である。

【００１９】プラズマ放電を起こさせるには、２つの電
極間の距離である実用的な放電ギャップは５０ｍｍ以下
である。但し、電圧をあげることでギャップの大きくす
ることは可能であり必ずしも限定はされないが、好まし
いギャップは電極間が２０ｍｍ以下であり、更に好まし
いのは１０ｍｍ以下である。

【００２０】電極が放電用ガスの導入口および排気する
口の近傍にあるとは、外部表面に沿った放電を起こすこ
となく、該貫通する空隙構造中で放電による励起活性種
を内部表面に充分に行えるに必要なだけ発生させる距離
に配置するということであり、プラズマ処理条件、又そ
の処理装置の形態等により変化するが、通常は導入口よ
り１０ｍｍ以内の範囲である。又、通常はガスの導入を
効率よく行うため導入口には連続して導入管が接続し、
導入管の末端が導入口となるのが通常の方法である。従
って、この場合は放電用ガス導入側の電極は導入口の近
傍（従って１０ｍｍ以内の場所である）でかつ導入管の
外部表面の一部に接した形で配置される。好ましいのは
該導入管の外部に貼りつけられた形であり、電極は誘電
体を配設した金属電極でも直接金属電極でも良いが、該
導入管を構成する素材がガラス、セラミック等の誘電体
である場合は、導入管自体が電極の誘電体をかねること
ができる。

【００２１】導入管の形態は処理を必要とする細孔の形
態や、数で異なっていてもよく、例えば内部を表面処理
しようとする細孔が複数ある場合には、複数の細孔導入
口全てをカバーできるような形態にしてもよい。また、
その一部をカバーできる形にしてもよい。従って管の断
面は必ずしも円とは限らず、楕円、矩形等、被処理物の
形態により選択することができる。導入管の材質は、加
工が容易であり，被処理物と密着が可能に加工できるも
のであれば選ばないが金属、ガラス、セラミック等が好
ましい。金属の場合にはガス導入口の内部に誘電体を配
設し、直接電極としても用いることができる。基本的に
は、電極表面に配設する誘電体と同じ素材を用いるの
が、前記の如く導入側の電極の表面に配設する誘電体を
兼ねることができ有利である。

【００２２】どの様な表面処理を施すかは、放電用ガス
の種類等条件で異なってくるが、本発明の一態様として
以下にインクジェットヘッドのインク流路となる細い貫
通孔内部表面の親水化表面処理を行う方法について、い
くつかの該方法を実施する装置とともに具体的に説明す
る。

【００２３】インクジェットヘッドは、例えば、チタン
酸ジルコン酸鉛からなる圧電性セラミックを用いたいわ
ゆるシェアモード型ヘッドである。この圧電性セラミッ
ク基板上にインク流路となる微細な（例えば７０μｍ間
隔で）貫通した溝を複数形成したものに、蒸着によりア
ルミニウム電極を形成し、更に研磨加工し溝内部に電極
を残し、この基板上に例えば特開２０００−７１４５１
号に記載された条件でＣＶＤ法を用いて電極を保護する
ために保護膜としてパリレンからなる膜を形成し、更に
チタン酸ジルコン鉛からなるカバーをエポキシ系接着剤
で接着し、インク流路を形成した後、例えばポリイミド
等からなるノズルプレートを実装したインクジェットヘ
ッド試料を用いる。前記パリレンからなる保護膜は疎水
性が高いため、親水性であるインクとの親和性を上げ泡
の混入を防ぎ、排出性を向上させてインク流路内部に泡
の滞留を防ぐためパリレン膜で覆われたインク流路表面
を親水化する必要がある。

【００２４】この様なインク流路となる微細な貫通した
空隙内部表面を本発明の方法は効率よく処理できる。

【００２５】インクジェットヘッドについては、前記特
開２０００−７１４５１号に記載された方法に準じて作
製したものである。パリレン等の保護膜についても詳細
は該明細書中、又特開平１０−２５００７８号等に記載
されている。

【００２６】図１はこのインクジェットヘッドに本発明
のプラズマ処理を施している一態様を示している。図１
において、１は被処理物のインクジェットヘッドを示し
ており、複数のインク流路を有するインクジェットヘッ
ドの一つのインク流路に沿った断面を示しており、その
内部表面には電極保護膜（例えばパリレン膜）１１が塗
設されている。２は放電用ガスの導入管を表し例えばセ
ラミック或いはガラス等の誘電体でつくられており、該
導入管の外側のインクジェットヘッドの放電用ガス導入
口１０に接するように電極２１がその周囲に取り付けら
れている（この場合は電極表面の誘電体を導入管が兼ね
ているが、導入管によりこの様な効果が得られない場合
には、電極表面に別に誘電体を配設してもよい）。

【００２７】又、放電用ガスの排出口１２となるインク
ヘッドのノズルプレート１３側の近傍にも誘電体２４を
表面に有する電極２２が配置され接地されている。

【００２８】親水化処理のためには例えば、アルゴン、
酸素等の放電用ガスを用いるが、放電用ガスは矢印で示
すように導入管２を通し、導入口１０からインク流路に
導入される。電極２１には高周波電源２０から高周波電
圧が印加される。インク流路中は放電用ガスの流れに沿
った電圧勾配を有しており、ガスはインク流路中でプラ
ズマ放電により励起活性種を発生し、この場合保護膜表
面を親水化する。電極がインクヘッドのインク流路入り
口（放電用ガス導入口）とノズルプレートの放電用ガス
排出口すぐ近くに配置されていることにより、インク流
路内部表面が効率よく処理できる。

【００２９】図２、図３はインクジェットヘッドに従来
の大気圧プラズマ処理を行う例を示す図である。図２に
おいては、放電用ガス導入管の被処理物（この場合イン
クジェットヘッド）のインク流路（反応ガス導入口）に
接する部分に対向するように配置された電極２１，２２
の間に高周波電源２０により電圧を印加し反応ガスを通
すことで電極間の放電により微細な貫通孔であるインク
流路をプラズマ処理する例である。この場合２つの電極
間で発生した励起活性種はインク流路中の内部表面を均
一に処理するに充分な寿命をもっていないためと考えら
れるが、十分均一に内部表面を処理できない。

【００３０】又、図３はやはり従来のプラズマ処理装置
中に被処理物をおき大気圧プラズマ処理を施す場合を示
しているが、２つの電極２１，２２と電極表面に敷設さ
れた誘電体２３，２４と被処理物１（この場合インクジ
ェットヘッド）のみを示している。例えばインクジェッ
トヘッドの場合で、電極放電面積を７５ｍｍ×７５ｍｍ
とし、電極間距離５ｍｍで処理する例である。この場合
大気圧放電では励起活性種が微細な内部空間まで入り込
めないためにインク流路等の微細な貫通孔までは表面処
理できない。

【００３１】又、励起活性種の失活の少ない（励起活性
種の寿命が大気圧中よりも長い）真空プラズマ処理とし
た場合においても、内部表面まで均一に処理するにはか
なりの時間を必要とする。

【００３２】従って、本発明の方法によれば、単に被処
理物をプラズマ放電装置内部において全体をプラズマ処
理するだけでは行えない微細な内部空間を有する被処理
物の細孔内部の表面処理を行うことが出来、又、真空プ
ラズマ処理に比べても処理時間を大きく短縮できる。

【００３３】図４は本発明の表面処理方法を実施する別
の一形態を示す図である。図４の例においては、放電用
ガス導入口１０側の電極がガス導入管の周囲の外側の一
部の表面に配置されているものである。

【００３４】図５は導入側の誘電体２３が表面に配設さ
れた電極２１を放電用ガス導入口１０（微細貫通孔の入
り口）にたいし対向する形で配置した例であり、その為
に導入管の形態をかえ、反応ガスの導入を矢印で示す様
に導入した例である。ガス排出口１２側の対極となる接
地した電極２２（誘電体２４が表面に配設されている）
はガス流（矢印で示す）と平行に配置されている。

【００３５】図６は更に反応ガス排出口１２側の接地し
た電極２２（誘電体２４が表面に配設されている）をガ
スの流れに対し対向する形で配置した例である。

【００３６】電極はガス流に対し直交する形で配置した
方が放電効率は向上するが、ガスの流れを妨げないよう
に設置する必要がある。この場合ノズルプレートの近傍
でかつ流れを妨げず、放電が有効に起こる位置としては
５ｍｍ程度の距離が適当である。

【００３７】図７はガス導入管２の内部に誘電体を表面
に有する電極を配置した例である。ガスの流れを矢印で
示すが導入口１０付近でのガスの流れが余り極端に変化
せずスムーズに流れるため好ましい。この例において
は、放電用ガスの流れ即ち貫通する微細空孔の排出口１
２側の対極となる電極２２は排出口でのガスの流れに対
し電極面が平行に設置されているが、対向するように設
置することも可能である。

【００３８】図８は被処理物が貫通する細孔のガス導入
口側と一つの排出口側のみでなく、更にもう一つの排出
口を有する場合の例を示しているが、この場合もガス導
入口から放電用ガスを電極付きの導入管を通し導入し、
２つの出口側それぞれに対極となる接地した電極を配置
することで、それぞれの排出口に通ずる内部表面を効率
よく処理できる。一方の電極のみとすることで選択的に
一方の細孔の内部表面のみ表面処理することも可能であ
る。

【００３９】図９は複数の微細な貫通孔を有するインク
ジェットヘッドの処理形態を示す図であり、インク流路
等の貫通する微細な空孔が複数（図では３つの流路しか
示していない）あるインクジェットヘッドを複数の溝を
横切る形でみた際の断面を示しているが、放電用ガス導
入口側に設置したガス導入管および該導入管に付設され
た誘電体２３を表面に有する電極２１、更にガス排出口
側に対向する形で配置された対極となる誘電体２４を表
面に有する電極２２間でのガス導入管から導入された放
電用ガスにより流路内部表面がプラズマ放電処理される
様子を示している。図９の（ａ）および（ｃ）は、複数
のガス排出口全体を対極となる電極がカバーする形にな
っており、被処理物内部細孔の表面全体を処理すること
ができる。又、（ｂ）、（ｄ）の様に複数のガス排出口
の一つに微小な対極となる電極を配置することで、放電
用ガス導入口から電極を配置した排出口迄の微細な貫通
孔内部表面が優先的に表面処理を受けることになるの
で、選択的な内部細孔表面の処理が可能である。

【００４０】本発明の方法で用いられるプラズマ放電処
理装置に用いられる電極については、通常は金属例えば
ステンレス、アルミニウム、銅、銀等が用いられるが、
電極の形は平板状でも、円筒状、棒状であってもよい。
通常は、放電の効率を上げ安定に放電を起こさせるた
め、又電極の劣化を防ぐため、その表面に絶縁体（誘電
体を）を配設したものが電極として用いる。

【００４１】放電電極に用いられる電極誘電体（被覆絶
縁物）としては、誘電率が高く、熱伝導が高いものが好
ましく、高分子樹脂（ポリイミド樹脂やポリエステル樹
脂など）、ガラス、セラミック（ホワイトアルミナな
ど）、雲母などの絶縁物による固体誘電体であれば特に
規定しない。厚みは電源周波数に応じて薄くしてゆくの
がよいが５ｍｍ以下が適当であり、０．１〜２ｍｍがよ
り好ましい。熱伝導（冷却効率）および誘電率は高いほ
ど好ましく、その観点からセラミック若しくはセラミッ
クとガラスの複合材が特に好ましい。セラミックの場
合、緻密性が必要となるため焼結体が最も好ましく、溶
射による被覆セラミックであれば無機材料若しくは一部
有機物を含む無機材料による封孔処理を施したものが好
ましい。

【００４２】本発明は、大気圧又はその近傍（１．０１
３×１０²±０．５０７×１０²ｋＰａの範囲、好ましく
は１．０１３×１０²±０．３０４×１０²ｋＰａの範囲
であり、さらに好ましく１．０１３×１０²±０．２０
３×１０²ｋＰａの範囲である）の気圧下、一対の電極
間で放電させ、真空下で起こるグロー放電に似た放電に
より発生したプラズマにより被処理物表面を活性化する
ものである。放電用ガス中放電プラズマ処理の放電強度
は、アーク放電も起こらず安定した効果的な処理を行う
には、５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²
未満が好ましい。この範囲で放電用ガス中放電プラズマ
処理を行うことにより、ダメージなく均一に処理を行う
ことが出来る。

【００４３】さらに、処理する際の交流の周波数は１ｋ
Ｈｚ〜６０ＭＨｚの範囲が好ましく、３ｋＨｚ〜８００
ｋＨｚがより好ましい。１ｋＨｚ未満では放電が起こり
にくく、又出力を得るために数十ｋＶという膨大な電圧
が必要となるため、電源設備のコストアップ、沿面放電
対策（該微細細孔外での被処理物外表面に沿った放電が
起こってしまう）によるコストアップなどがあるため余
り好ましくない。一方、周波数アップは低電圧での出力
アップが行えるため、高効率処理に対して非常に有効で
あるが、プラズマ励起時の発熱量が非常に高くなるため
電極および電極誘電体の耐久性に充分注意する必要があ
り、冷却手段が必須となる。又、放電を安定して発生さ
せるために放電ギャップを小さくする必要がある。従っ
て、前記の範囲が比較的本発明の電源周波数としては好
ましい。

【００４４】対向電極に印加する電圧の大きさは適宜決
められるが、電極に印加した際に電界強度が１〜１００
ｋＶ／ｃｍとなる範囲にすることが好ましく、通常は電
界強度（電位勾配）として４〜４０ｋＶ／ｃｍの範囲で
ある。１ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりす
ぎ、１００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生しや
すくなる。又、大きい程処理速度は増加するが上げすぎ
ると基材にダメージを与えるのは同様である。また、直
流が重畳されたパルス電界を印加してもよい。

【００４５】又、これらの印加電圧の波形としてはｓｉ
ｎ波形が好ましいが、電圧印加／非印加を繰り返すパル
ス波形も勿論有効であり、特に被処理物が熱に弱くプラ
ズマ発熱量を余りあげたくないときはパルス化が有効で
ある。しかしながら、プラズマ化率の低下による効率低
下があるため、熱的問題がない場合は電圧印加／非印加
のＯＮ／ＯＦＦ比（デューティー比）は大きい方がより
好ましい。

【００４６】又、より効率的な処理（≒短時間処理）を
望む場合は、電極誘電体の耐久性が得られる範囲で出力
を上げることが有効であり、印加電圧を上げる或いは誘
電体の誘電率（ε）を上げるなどの手段を行うとよい。
前述のように誘電体としては誘電率が高く、熱伝導が高
いものが好ましい。

【００４７】プラズマによる表面処理においては、反応
ガスの種類を含めたプラズマ処理条件により、表面をど
の様に改質するかが決められる。従って目的とする、所
望の処理に合わせてガス条件を自由に選ぶことができ
る。放電を均一に安定して発生させるために不活性ガス
のアルゴン又はヘリウムなどの希ガスを主体にするのが
好ましく、目安としては８０％以上を不活性ガスとする
のがよい。

【００４８】親水処理を目的とする場合は、酸素、窒
素、炭酸ガス、水、アルコール、ケトン類等を混合させ
ればよく、疎水化処理を目的とする場合は、フッ素含有
低分子量ガス、低分子量の炭化水素ガス等が利用でき
る。

【００４９】又、重合膜を形成させたい場合は、炭化水
素系ガス、フッ素含有ガス、有機モノマーガス等、特
に、常温で液体の重合性モノマーの場合はキャリアーガ
スを通気してバブリングさせる方法が利用できる。

【００５０】本発明表面処理は特にインクジェットヘッ
ドインク流路製造に用いられる保護膜等に用いられるパ
リレン等の炭化水素系高分子材料を改質する表面処理に
最も有効であるが、それに限定されるものではなく、セ
ラミック、金属などの無機物に対しても有効である。本
発明のインク流路内部表面のプラズマ処理を用いた親水
化処理以外について、インクジェットヘッドの構造、更
にその製造方法自体等については特開平１０−２５００
７８号、特開２０００−２５００７８号等に記載された
方法を用いる事ができる。

【００５１】

【実施例】以下に本発明の実施の形態をインクジェット
ヘッドのインク流路表面の親水化処理に即して説明する
が、本発明の態様はこれに限定されるものではない。

【００５２】実施例先ず、特開２０００−７１４５１号に準じ、インクジェ
ットヘッドを作製した。即ち、チタン酸ジルコン酸鉛か
らなる圧電性セラミック基板上に、ダイシングソーによ
りインク流路となる貫通した微細な溝を以下のように形
成したインクジェットヘッド圧電セラミック基板を作製
した。

【００５３】Ｉ型７０μｍ間隔で、１流路のサイズ：７０μｍ（幅）×３６０μｍ（深さ）
×３ｍｍ（流路長さ）流路数：６４個 II型１０５μｍ間隔で、１流路のサイズ：１０５μｍ×４２０μｍ×７ｍｍ（流
路長さ）流路数：６４個次いで、それぞれの圧電セラミック基板にアルミニウム
電極を蒸着により形成し、更に研磨加工し溝内部に電極
を残した。これらの基板、およびやはりチタン酸ジルコ
ン酸鉛からなる圧電素子カバーに、電極を被覆保護し、
かつ絶縁性を保持するためにパリレンＣ（スリーボンド
株式会社より入手した）を用いてＣＶＤ法にて３μｍの
パリレン膜からなる電極保護膜を形成した。更にチタン
酸ジルコン酸鉛からなるカバーをエポキシ接着剤にて接
着しインク流路を形成した後、開口径φ４５μｍのポリ
イミド樹脂製ノズルプレートを実装しインクヘッドとし
た。

【００５４】このパリレン膜は疎水性のため、親水性で
あるインクは濡れ性がわるく、パリレン表面のままでは
インク流路表面を完全にインクで置換することができな
い。その為、親水化処理を施し、パリレン表面を親水化
させてインクの濡れ性を向上させ、流路表面をインクで
置換しやすくする。

【００５５】該インクヘッド２種につき、図６に示すよ
うなインク流路の放電用ガス導入口側に、放電用ガス導
入管および該導入管の外側に配置された表面に誘電体が
配設された電極からなる導入装置、およびインク流路の
ガス排出口（ノズルプレート側）には５ｍｍの距離を置
いて対向するように電極表面に誘電体を配設した接地電
極からなる表面処理装置を用いてインク流路内部表面の
プラズマ処理し、親水化効果並びに圧電性セラミックの
分極特性への影響（ダメージ）を調べることにより、本
発明の効果を確認することとした。尚放電用ガス導入管
はパイレックス（登録商標）ガラス（厚さ１ｍｍ）管を
インクジェットヘッド試料の６４個のインク流路の全て
をカバーできるように加工し、ステンレス電極を導入口
の反対側に配置したものを、放電用ガスが漏れないよう
に試料のガス導入口に密着させ用いた。対極となる電極
はやはり厚み１ｍｍのパイレックスガラスをステンレス
表面に配設したものである。

【００５６】プラズマ処理条件は以下の通りである。処
理時間は表１に示した。（電源）５０ｋＨｚ高周波電源（神鋼電機製）（ガス）アルゴン：０．９５Ｌ／ｍｉｎ、酸素：０．
０５Ｌ／ｍｉｎ（放電条件）印加電圧６ｋＶ、放電出力８００Ｗ（電極誘電体）パイレックスガラス（厚み１ｍｍ）（環境）大気圧近傍（１．０１３×１０²±０．１０
１×１０²ｋＰａであった）、気温２５℃ 親水化の効果確認は、インクの表面エネルギー（一般に
３０〜４０ｍＮ／ｍ）よりも表面エネルギーの高い純水
（７２ｍＮ／ｍ）をインク流路内に充填し、気体が完全
に流路内部から排出されて（気泡排出）、内部が完全に
純水に置換されているかどうかを顕微鏡にて目視確認す
ることで行った。

【００５７】比較例１図２の従来の大気圧プラズマ処理装置で表面処理を施し
た。

【００５８】実施例で用いた２種インクヘッド（従って
インク流路および構成は実施例と同様）を用い、処理条
件も同じである。

【００５９】但し、処理装置構成として図１におけるガ
ス導入口側の電極を図２に示すようにかえた。即ち、ガ
ス導入口側に対向した二つの電極を置き電極間で放電を
発生させる（一方を接地する）。本発明における如くイ
ンク流路のノズルプレート側には接地電極がない。表１
に処理時間を示した。

【００６０】比較例２やはり実施例で用いた２種のインクヘッド（従ってイン
ク流路および構成は実施例と同様）を用い、処理条件も
同じである。

【００６１】但し、処理装置構成は図３に示した。イン
クジェットヘッドそのものを対向した電極間（有効放電
面積７５×７５ｍｍ、電極間距離距離５ｍｍ）に配置
し、インクジェットヘッド全体を放電に曝す形態とす
る。表１に処理時間を示した。

【００６２】比較例３平行平板型ドライエッチング装置（ドライエッチング装
置ＤＥＭ−４５１アネルバ（株）製）にて、対向する
電極間にインクジェットヘッドをおき、全体を放電に曝
す形態で、以下のプラズマ条件で、表１に示す時間プラ
ズマ処理を行った。これも実施例で用いた２種のインク
ヘッドを使用した。

【００６３】プラズマ条件（装置）平行平板型反応装置（電源）１３．５６ＭＨｚ高周波電源（ガス）酸素：０．０５Ｌ／ｍｉｎ（放電条件）放電出力２００Ｗ（環境）１０Ｐａ上記実施例、比較例について結果を以下に示した。但
し、インク流路のサイズが異なったＩ型、II型いずれに
おいても気泡排出性および処理物へのダメージの結果は
ほぼ同一であったためＩ型の結果を記載する。

【００６４】

【表１】

【００６５】〈気泡排出性〉チャネル内部に水を注入し
た際の泡の排出性。チャネル内部が充分に親水化されて
いないと、水が気泡を押しのけて壁面全体をぬらすこと
ができず、結果気泡がチャネル内部に留まってしまう。

【００６６】前記のように、インクの表面エネルギー
（一般に３０〜４０ｍＮ／ｍ）よりも表面エネルギーの
高い純水（７２ｍＮ／ｍ）をインク流路内に充填し、気
体が完全に流路内部から排出されて（気泡排出）、内部
が完全に純水に置換されているかどうかを顕微鏡にて目
視確認することで行った。

【００６７】以下の基準で評価した。 ◎ 気泡が容易に完全に排除される ○ ９０％以上の確率で気泡が排除される × 殆ど気泡が排除されない〈被処理物へのダメージ〉被処理物は圧電性セラミック
を母材としており、圧電特性を得るために分極処理が施
されている。圧電特性について、半導体基板を組み込ん
だヘッドの状態で、６４個の各チャネル全てについてプ
ラズマ処理前後の静電容量の変化をみることで判定し
た。即ち静電容量の変化が３％以内の変動幅におさまっ
ていれば影響なしと判断した。

【００６８】 ○ 影響なし × 影響有り又、上記実施例、比較例でもちいたパリレンＣに代え
て、パリレンＮ（スリーボンド株式会社より入手した）
を用いたほか同様の試験を行ったところ、こちらにおい
ても同様の結果が得られた。

【００６９】

【発明の効果】上記技術により極めて処理しにくい複雑
形状内部や微細空隙内部も表面処理が可能となり、処理
効率も大幅に向上できる。その結果処理時間の短縮化に
よる生産性の向上や、使用ガス量の低減・放電出力の低
減などによる省エネルギー・低ランニングコスト化によ
るコストダウン、又安定な処理が可能となるため高品質
安定生産が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理をインクジェットヘッド
に施している一態様を示す図。

【図２】インクジェットヘッドに従来の大気圧プラズマ
処理を行う一例を示す図。

【図３】インクジェットヘッドに従来の大気圧プラズマ
処理を行う別の一例を示す図。

【図４】本発明の表面処理方法を実施する別の一形態を
示す図。

【図５】導入側の電極を導入口に対向する形で配置した
本発明の表面処理方法を実施する別の一形態を示す図。

【図６】ガス排出口側の電極をガスの流れに対し対向す
る形で配置した本発明の表面処理方法を実施する別の一
形態を示す図。

【図７】ガス導入管の内部に電極を配置した本発明の表
面処理方法を実施する別の一形態を示す図。

【図８】２つの出口側それぞれに電極を配置した本発明
の表面処理方法を実施する別の一形態を示す図。

【図９】複数の微細な貫通孔を有するインクジェットヘ
ッドの処理形態を示す図。

【符号の説明】１インクジェットヘッド１０ガス導入口１１保護膜１２ガス排出口２放電用ガス導入管２０高周波電源２１，２２電極２３，２４誘電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C057 AF93 AP11 AP59 4G075 AA24 AA30 BA05 BC01 BC06 CA15 CA25 CA47 CA63 EB41 EC06 EC21 FC11 FC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気圧又はその近傍の圧力下で、少なく
とも２つの口をもつ被処理物の１つの口から内部に放電
用ガスを導入し、そして該放電用ガスを導入した口と異
なる少なくとも１つの口から排気しながら、該放電用ガ
スを導入する口近傍と該放電用ガスを排気する口近傍に
それぞれ配置した、誘電体を表面に配設した電極間に通
電して、前記被処理物内部に放電を発生させ、前記被処
理物の内部表面を処理することを特徴とする表面処理方
法。
【請求項２】放電用ガスの流れる方向に沿った電位勾
配を有することを特徴とする請求項１記載の表面処理方
法。
【請求項３】放電用ガスが、ヘリウム若しくはアルゴ
ンを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の
表面処理方法。
【請求項４】放電用ガスを導入する口近傍に配置し
た、誘電体を表面に配設した電極が、該放電用ガスを導
入する口に連結した、該放電用ガス導入管の外部表面の
少なくとも一部に接した状態で存在することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理方法。
【請求項５】放電を発生させる電極間の距離が５０ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１項に記載の表面処理方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の表
面処理方法によりインク流路表面を親水化処理されてな
ることを特徴とするインクジェットプリンター用ヘッ
ド。