JP2009293068A - 複合めっき膜の形成方法及びインクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高圧流体と、微粒子を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体に、めっきを施すべき被めっき体を接触させて複合めっき膜を形成する。インクジェット記録ヘッドを製造する場合、ノズルプレート11のインク吐出側とは反対側の面にめっき用保護膜14を形成し、好ましくは、超臨界二酸化炭素と、撥液性微粒子及び界面活性剤を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体にノズルプレートを接触させてインク吐出側の面に複合めっき膜16を形成する。めっき後、ノズルプレートからめっき用保護膜を除去する。
【選択図】図3
Description
このような要求に対して、例えばフッ素樹脂−金属の共析めっきによる撥液膜を設けたインクジェット記録ヘッドが知られている。インク吐出面にテフロン(登録商標)に代表されるフッ素樹脂微粒子を共析させためっき膜を設けることにより、撥液性、機械的強度、及び化学的安定性の向上を図っている(例えば、特許文献1〜4参照)。
また、めっき工程の際、めっき膜の表面にはノジュール(こぶ状析出物)がランダムに発生するが、ノジュールが特にインク吐出口の周囲に形成された場合、インク滴の吐出が不安定になり、インク滴の吐出方向が曲がる現象が生じ易い。
<1> 高圧流体と、微粒子を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体に、めっきを施すべき被めっき体を接触させて複合めっき膜を形成する工程を有することを特徴とする複合めっき膜の形成方法。
<2> インクを吐出するノズル部が形成されたノズルプレートのインク吐出側とは反対側の面にめっき用保護膜を形成する保護膜形成工程と、
第1の高圧流体と、撥液性微粒子を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体に、前記めっき用保護膜が形成されたノズルプレートを接触させて前記インク吐出側の面に複合めっき膜を形成するめっき工程と、
前記複合めっき膜が形成されたノズルプレートから前記めっき用保護膜を除去する保護膜除去工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<3> 前記撥液性微粒子が、フッ素系樹脂微粒子であることを特徴とする<2>に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<4> 前記めっき液が、界面活性剤を含むことを特徴とする<2>又は<3>に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<5> 前記第1の高圧流体が、二酸化炭素の超臨界流体を含むことを特徴とする<2>〜<4>のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<6> 前記めっき工程を、電気めっき法又は無電解めっき法により行うことを特徴とする<2>〜<5>のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<7> 前記ノズルプレートに対し、前記保護膜形成工程の後、前記めっき工程の前に、第2の高圧流体で脱脂する工程と、酸を含む第3の高圧流体で酸洗及び表面調整をする工程を行うことを特徴とする<2>〜<6>のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<8> 前記ノズルプレートに対し、前記保護膜除去工程の後、乾燥工程を行うことを特徴とする<2>〜<7>のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<9> 前記脱脂工程、前記酸洗及び表面調整工程、前記めっき工程、及び前記乾燥工程の少なくとも1工程の前に、第4の高圧流体による洗浄工程を行うことを特徴とする<8>に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
<10> 前記第2、第3、及び第4の高圧流体が、二酸化炭素、二酸化炭素と界面活性剤との混合流体、二酸化炭素と水と界面活性剤との混合流体、二酸化炭素と水と界面活性剤と酸との混合流体、又は二酸化炭素と水と界面活性剤とアルカリとの混合流体であることを特徴とする<9>に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
本発明における「高圧流体」とは、典型的には、超臨界流体又は亜臨界流体を含む流体を意味する。
図1は純物質の状態図である。図1に見られるように、超臨界流体は、臨界点近傍で、圧力および温度の条件が、P>Pc (臨界圧力)、かつ、T>Tc (臨界温度)である状態の高圧流体である。例えば、二酸化炭素の場合、臨界温度は304.5K、臨界圧力は7.387MPaであり、この臨界温度及び臨界圧力よりも温度及び圧力が共に大きい状態が超臨界流体(超臨界二酸化炭素)となる。
めっき液としては、形成すべき複合めっき膜の目的に応じた特性を有する微粒子を含むめっき液、好ましくは、さらに、高圧流体との混合を促す界面活性剤を含むめっき液を用いる。
なお、めっき膜の金属マトリックスとしては特に制限はなく、例えば、ニッケル、銅、銀、亜鉛、錫等の金属又は合金から選ぶことができる。表面硬度及び耐磨耗性に優れることから、好ましくは、ニッケル(Ni)、あるいは、ニケッル−コバルト合金(Ni−Co)、ニッケル−リン合金(Ni−P)、ニッケル−ホウ素合金(Ni−B)等のニッケル合金が選定される。
上記溶媒は、極性溶媒であれば特に限定されるものではなく、具体例として、水、エタノール、メタノール等のアルコール類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の直鎖状カーボネート類、あるいはこれらの混合溶媒が挙げられる。
金属の塩としては、めっき膜として析出させる金属、合金、酸化物の種類等を考慮して適宜選択すれば良い。電気化学的に析出させることができる金属としては、Cu、Zn、Ga、As、Cr、Se、Mn、Fe、Co、Ni、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Ru、Rh、Pd、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、W、Po、Re、Os、Ir、Pt等が挙げられる。
有機電解質としては、ポリアクリル酸等の陰イオン系電解質、ポリエチレンイミン等の陽イオン系電解質が挙げられるが、これに限定されるものではない。
無電解めっき液に用いることが可能な金属としては、V、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Cd、B、In、Ti、Sn、Pb、P、As、Sb、Bi等が挙げられる。
錯化剤としては、コハク酸などのジカルボン酸、クエン酸、酒石酸などのオキシカルボン酸、グリシン、EDTAなどのアミノ酢酸等の有機酸、及びそれらのナトリウム塩等が挙げられる。
還元剤としては、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、ホルムアルデヒド、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジメチルアミンボラン、ヒドラジン等が挙げられる。
めっき液に含まれる微粒子としては、めっき膜に付与すべき特性に応じて有機又は無機微粒子を選択すればよい。
例えば、耐摩耗性、耐熱性等を付与する場合には、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、酸化タングステン、二酸化チタン、炭化ケイ素などの無機微粒子を用いることができる。
自己潤滑性を付与する場合には、二酸化モリブデン、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、高分子フッ素化合物などの微粒子を用いることができる。
潤滑性、撥液性等を付与する場合には、フッ化黒鉛、フッ素樹脂などの微粒子を用いることができる。
親水性を付与する場合には、親水性PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などの微粒子を用いることができる。
また、例えばめっき膜に複数の機能を付与する場合には、必要に応じて二種類以上の微粒子をめっき液に添加してもよい。
例えばインクジェットヘッドノズルプレートのインク吐出面に撥液性を付与する場合には、フッ素樹脂−金属による共析めっき液を用いることが好ましい。共析するフッ素樹脂は、公知のフッ素樹脂を広く利用できる。具体的には、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(パーフルオロエチレンプロペンコポリマー)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー)、また、ECTFE(エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー)、FVDF(ポリフッ化ビニデリン)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチン)、TFE/PDD(テトラフルオロエチレン−パーフルオロジイオキソールコポリマー)などが挙げられる。撥液性の点では、PTFEを用いることが特に好ましい。
超臨界二酸化炭素のような無極性の高圧流体は、前述のようなめっき液とは非相溶であり、超臨界二酸化炭素と分離してしまう。そこで、界面活性剤を加えることにより、めっき液を乳濁させて均一とし、反応効率を向上させることができる。界面活性剤としては、従来用いられている陰イオン性、非イオン性、陽イオン性、及び両イオン性界面活性剤の中から、少なくとも一種を選択して使用することができる。なお、超臨界水などの極性物質の高圧流体と極性物質のめっき液との組合せでは相溶性があるため、界面活性剤の添加は不要である。
陰イオン性アニオン界面活性剤の塩のカチオンとしては、ナトリウム、カリウム、カルシウム、テトラエチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、電解可能な陽イオンであれば用いることができる。
ム塩、ヘキサデシルピリジニウム塩、ラウリルピリジニウム塩、ドデシルピコリニウム塩、ステアリルアミンアセテート、ラウリルアミンアセテート、オクタデシルアミンアセテート、モノアルキルアンモニウムクロライド、ジアルキルアンモニウムクロライド、エチレンオキシド付加型アンモニウムクロライド、アルキルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリメチルフェニルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、酢酸モノアルキルアンモニウム、イミダゾリニウムベタイン系、アラニン系、アルキルベタイン系、モノパーフルオロアルキルアンモニウムクロライド、ジパーフルオロアルキルアンモニウムクロライド、パーフルオロエチレンオキシド付加型アンモニウムクロライド、パーフルオロアルキルベンジルアンモニウムクロライド、テトラパーフルオロメチルアンモニウムクロライド、トリパーフルオロメチルフェニルアンモニウムクロライド、テトラパーフルオロブチルアンモニウムクロライド、酢酸モノパーフルオロアルキルアンモニウム、パーフルオロアルキルベタイン系等を挙げることができるが、これらに限定されるものはない。
上記のようなめっき液と、高圧流体を用いて被めっき体にめっきを施す場合、めっきを施す被めっき体の材質等に応じて電気めっき法又は無電解めっき法を選択し、上記めっき液と高圧流体とを混合攪拌させてめっきを行えばよい。例えば、被めっき体を高圧容器内に入れるとともに、微粒子及び界面活性剤が添加されためっき液と高圧流体とを密閉された高圧容器内で混合して攪拌する。これにより被めっき体は攪拌された混合流体と接触し、表面に複合めっき膜が形成される。
なお、高圧流体と電解質溶液の、浴中での仕込み比は特に限定されるものではなく、電解質溶液の濃度や反応条件等を考慮して適宜設定することができる。しかし、電解質溶液が少な過ぎると反応が進み難くなるため、臨界点以下の高圧流体に対して少なくとも0.01wt%以上の電解質溶液を含むことが好ましい。
また、具体例としては、例えば2.0cm2の銅基板全面に無電解Ni−Pめっき膜を1μm程度成膜する場合、50mlのバッチ式高圧反応炉内に30mlの無電解Ni−Pめっき液と、めっき液に対して1.0wt%の界面活性剤を添加し、反応炉内の残りの容量に超臨界二酸化炭素を投入し、攪拌することで、銅基板上にめっき成膜をすることができる。
さらに、めっき工程で発生する水素は高圧流体によって効率的に除去されるため、ピンホールやボイドの形成が抑制されるとともに、ノジュールの形成も抑制され、表面が極めて平滑な複合めっき膜が形成される。
図2は、本発明によりインクジェット記録ヘッドを製造する際にノズルプレートのインク吐出面に撥液性の複合めっき膜を形成する工程の一例を示している。また、図3は、めっき膜を形成する際の各工程におけるノズルプレートの状態を概略的に示している。
さらに、図4は、めっき工程で用いる超臨界流体装置の構成の一例を概略的に示している。この装置200は、超臨界流体として用いる二酸化炭素を供給する二酸化炭素ボンベ202、超臨界流体とめっき液213を混合攪拌してノズルプレート11にめっきを施す高圧用反応容器210、攪拌装置211付き恒温槽208、めっき液等を回収するトラップ212等を備えている。
第1の高圧流体と、撥液性微粒子を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体に、前記めっき用保護膜14が形成されたノズルプレート11を接触させて前記インク吐出側の面に複合めっき膜16を形成するめっき工程と(図3(E))、
前記複合めっき膜16が形成されたノズルプレート11から前記めっき用保護膜14を除去する保護膜除去工程と(図3(F))、を有する。
まず、インクを吐出するノズル部12が形成されたノズルプレート11を準備する。ノズルプレート11としては、シリコン、セラミックス、プラスチックなどの樹脂系材料、又は金属製のものが好適に用いられる。
なお、電気めっきによって撥液性共析めっき膜を形成する場合は、めっき対象物(ノズルプレート11)に導電性が必要であるが、ノズルプレート11が導電性のない材料(例えばセラミックス又はプラスチック)からなる場合でも、スパッタや無電解めっきによって、導電性を有するシード層を予め形成することで電気めっきが可能となる。
弾性体13を構成する材料としては、保護膜用材料と化学反応せず、尚且つ、ノズルプレート11と圧着することができるものであれば特に限定されず、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ドライフィルム等が挙げられる。なお、弾性体13の形状は板状に限定されず、めっき膜を形成するノズルプレート11の形状に応じて選択すればよい。
コート後、保護膜用材料を硬化させることにより、めっき用保護膜14が形成される。保護膜用材料を硬化させる手段は、使用する保護膜用材料に応じて選択すればよく、通常は、加熱、露光、乾燥等が挙げられる。
保護膜用材料としてさらに好ましくは、めっき工程等で用いる高圧流体に対して、発泡、膨潤、剥離、溶解等の変化が起こらず、めっき工程に対して不活性であり、尚且つ、めっき後、容易に除去できるものである。例えば、ポリメチルフェニルシラン等を有する感光性液体レジストが挙げられる。ポリメチルフェニルシランは、めっき工程等において用いる超臨界CO2に溶解し難い一方、めっき工程後は、紫外線照射によってメチルシロキサンとなり、超臨界CO2に可溶となるレジスト材である。めっき用保護膜14を除去するに際し、超臨界CO2等の高圧流体を用いることができれば、従来のようにレジスト除去時に用いる有機溶剤等が不要となり、工程中に発生する廃液量の低減を図ることができる。
めっき用保護膜を形成した後、ノズルプレート11に対し、弾性体13を除去した面(インク吐出面)にめっき用前処理を行う。めっき用前処理は、めっき工程において選択するめっき方法(電気めっき法又は無電解めっき法)やノズルプレート11の材質等によって異なるため、適宜選択すればよい。
具体的には、例えば、ノズルプレート11のインク吐出面に対して行う脱脂工程(図2(B))と、酸洗及び表面調整工程(図2(C))が挙げられる。また、洗浄工程を行うことも好ましい。なお、洗浄工程は、めっき用前処理に限らず適宜行うことが好ましく、特に、脱脂工程(図2(B))、酸洗及び表面調整工程(図2(C))、めっき工程(図2(D))、及び乾燥工程(図2(G))の少なくとも1工程の前に行うことが好ましい。
なお、めっき工程で用いる高圧流体(第1の高圧流体)、脱脂工程で用いる高圧流体(第2の高圧流体)、酸を含む高圧流体で酸洗及び表面調整する工程で用いる高圧流体(第3の高圧流体)、洗浄工程で用いる高圧流体(第4の高圧流体)はそれぞれ異なる種類でもよいが、同じ種類、特に超臨界二酸化炭素を用いることが好ましい。例えば、第1の高圧流体としては、超臨界二酸化炭素を用い、第2、第3、及び第4の高圧流体としては、二酸化炭素、二酸化炭素と界面活性剤との混合流体、二酸化炭素と水と界面活性剤との混合流体、二酸化炭素と水と界面活性剤と酸との混合流体、又は二酸化炭素と水と界面活性剤とアルカリとの混合流体を好適に用いることができる。
以下、めっき工程以外においても高圧流体を適宜用いる場合について説明する。
ノズルプレート11の表面に付着している油分等を除去するため、脱脂を行う際、従来の脱脂作業のように、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロエタン等の溶剤を用いると、環境に対して悪影響を引き起こす恐れがある。
一方、超臨界二酸化炭素等の高圧流体単独、高圧流体+界面活性剤、高圧流体+界面活性剤+水、高圧流体+水、高圧流体+界面活性剤+酸性溶液、高圧流体+界面活性剤+アルカリ性溶液のいずれかを使用すれば、温度及び圧力を上げて超臨界状態ないし亜臨界状態とする過程で、ノズルプレート11のめっき膜を形成する面は、系に生じた流れのため自然に脱脂洗浄される。したがって、本発明では、従来のようなめっき工程前の有機系脱脂剤を用いた脱脂作業を省略することができ、環境保全型のシステムを実現することもできる。
ただし、本発明は、めっき対象物(ノズルプレート11)に対して従来と同様に予め脱脂洗浄を行うことを排除するものではない。
本発明では、更にめっき膜を形成する面を、酸を含む高圧流体で酸洗及び表面調整をすることが好ましい。このように酸を含む高圧流体を用いた酸洗及び表面調整により、ノズルプレート11の表面に形成されている酸化皮膜を除去し、且つ、表面を粗面化することにより、後に形成するめっき膜の密着性を向上させることができる。特に、めっき工程において無電解めっきを行う場合は、上記のような酸洗い等により、めっき前処理での触媒粒子が付着しやくなる。
洗浄工程でも高圧流体を用いることが好ましい。高圧流体を用いて洗浄を行えば、従来の溶剤等の液体洗浄で生じるような廃液処理が不要となる点で好ましい。例えば、図3(D)に示すようなノズルプレート11にめっき用保護膜14を形成した状態のものを、図4に示したような構成を有する装置200の高圧反応容器210内に配置する。そして、容器210内を高圧流体(例えば超臨界二酸化炭素)が発生するような条件(温度及び圧力)に設定して高圧流体を発生させ、高圧流体の高い拡散性と溶解性を利用してノズルプレート11の表面に付着している異物を除去する。また、容器210内を減圧又は降温することにより、高圧流体が急激に気化又は液化するため、ノズルプレート11のインク吐出面に激しい流れで衝突し、効果的に洗浄することができる。このような洗浄工程では、例えば、超臨界二酸化炭素等の高圧流体単独、高圧流体+界面活性剤、高圧流体+水、高圧流体+水+界面活性剤、又は、高圧流体+界面活性剤+酸性溶液若しくはアルカリ性溶液のいずれかを好適に使用することができる。
例えば、超臨界二酸化炭素を用いためっき工程と、脱脂、洗浄等のめっき前処理工程を一貫して行う場合には、めっき前処理工程では、超臨界二酸化炭素、超臨界二酸化炭素+添加剤(界面活性剤等)、超臨界二酸化炭素+界面活性剤+水、超臨界二酸化炭素+界面活性剤+水+酸、又は超臨界二酸化炭素+界面活性剤+水+アルカリを用いることが好ましい。
なお、無極性の超臨界二酸化炭素によって極性物質の異物等を除去する場合、界面活性剤等の添加剤を含む方がより一層の洗浄効果を期待することができる。
また、めっき工程で用いる高圧流体に関しては、めっき液の使用温度制限(例えば無電解Ni−Pめっき液の好ましい温度は80℃〜90℃)、環境適応性、無毒などの観点から、二酸化炭素の超臨界流体の使用が好ましいが、脱脂、酸洗い、表面調整、活性化、及び洗浄に関しては、めっき工程ほど、超臨界流体と乳濁化する液体の使用温度制限はないため、前記したような水、エタノール等、二酸化炭素以外の高圧流体を使用してもよい。
無電解めっき法にてノズルプレート11にめっき膜を形成するためには、弾性体を除去した面、すなわち、めっき膜を形成すべきインク吐出面にめっき前処理層を形成する必要がある。これは、例えば以下のようにして行う。
まず、パラジウム系触媒液に、所定の界面活性剤を所要量添加して所定の組成に調製し、この触媒液と高圧流体とを反応容器内で攪拌して乳濁化させる。反応容器内で攪拌された液がノズルプレート11を包み込んで触媒粒子が均一にノズルプレート11に接触する。これにより、ノズルプレート11のインク吐出面には、触媒粒子が付着しためっき前処理層が形成される。また、乳濁化によって効率良く触媒粒子がノズルプレート11に供給されるため、触媒液中に浸漬する従来法に比べて非常に少量でめっき前処理層を形成することができる。
めっき工程は、電気めっき法又は無電解めっき法により行うことができる。以下、高圧流体として超臨界二酸化炭素を用い、無電解めっき法により複合めっき膜を形成する場合について主に説明する。
無電解めっきとは、めっき膜として析出させたい金属イオンを含む溶液を用いて酸化還元反応によって金属を析出させる液相薄膜形成法をいう。本発明において無電解めっき工程を行う場合、例えば、図4に示したような構成を有する日本分光社製の超臨界流体装置200を用いることができる。
高圧用反応容器210は温度計222を備えた恒温槽208内に設置され、使用するめっき液に応じて適性温度に設定される。めっきを行う際、高圧流体として使用する物質が超臨界状態又は亜臨界状態になる温度以上に設定することが好ましい。
二酸化炭素215を高圧用反応容器210内に導入した後、攪拌装置211を駆動させて攪拌子214を回転させる。このときの反応容器210内の圧力は、二酸化炭素の臨界圧力である7.387MPa以上とし、好ましくは7.387MPa以上40.387MPa以下、より好ましくは10MPa以上20MPa以下の範囲となるように設定する。また、反応温度は、二酸化炭素の臨界温度である304.5K以上とし、好ましくは304.5K以上573.2K以下、より好ましくは304.5K以上473.2K以下の範囲となるように設定する。また、反応時間は、目標とするめっき膜の厚さ等に応じて決めればよく、通常は0.001秒〜数ヶ月程度の時間に適宜設定される。
また、従来の金属マトリックス中に不均一に撥液性樹脂が分散されている複合組織と比べて、金属マトリックス中に撥液性樹脂が均一に分散されることで、機械的強度においても均一なめっき膜となる。
次いで、反応容器210内からノズルプレート11を取り出して洗浄する。この洗浄でも、前述の洗浄工程と同様に高圧流体(超臨界二酸化炭素)を用いてノズルプレート11の表面に残存する無電解めっき液を除去することが好ましい。
次いで、アセトン等の有機溶剤や高圧流体を用いてめっき用保護膜14を除去する(図3(F))。例えば、保護膜14としてマスクエース(太陽化工(株)商品名)を用いた場合は、トルエンで除去することが可能である。一方、ポリメチルフェニルシランを含むレジスト材により保護膜14を形成した場合には、紫外線露光により超臨界二酸化炭素に可溶な状態にした後、超臨界二酸化炭素で除去してもよい。このように高圧流体を用いて保護膜を除去することができれば、アセトン等の有機溶剤を使用せず、かつ、廃液処理量が低減される点でより好ましい。
ノズルプレート11から保護膜14を除去した後、必要に応じて洗浄を行い、さらに乾燥させる。このような撥液性めっき膜16を形成した後のめっき膜16の乾燥工程においても、めっき膜表面を超臨界二酸化炭素等の高圧流体により洗浄して乾燥することが好ましい。なお、ノズルプレート11を洗浄及び乾燥した後、保護膜14を除去してもよい。
このように超臨界流体又は亜臨界流体を用いて複合めっき(電気めっき法又は無電解めっき法)を行うことによって、ノズルプレート11のインク吐出面に形成されためっき膜16は、金属マトリックス中に撥液性樹脂が均一に分散された撥液性の複合めっき膜16となる。金属と撥液性樹脂との複合組織が膜厚方向及びその垂直方向に(3次元的に)均一に分散された複合めっき膜16が形成されることで、ワイピング後に当該めっき膜が削れた後の面でも撥液性樹脂が均一に存在し、めっき膜16の撥液性が一定に維持されることになる。
また、従来の金属マトリックス中に撥液性樹脂が不均一に分散されている複合組織と比べて、撥液性樹脂が金属マトリックス中に均一に分散されることで、機械的強度においても均一性の高いめっき膜が形成される。
従って、本発明の方法によれば、従来のものよりも、複合めっき膜の密着性、ワイピング耐性、耐インク性、吐出安定性が格段に向上したインクジェット記録ヘッドを製造することができる。
被めっき体はインクジェット記録ヘッドのノズルプレートに限定されず、例えばマイクロデバイス等のめっきにも好適に適用することができる。
また、例えば、電気めっきによりめっき膜を形成する場合には、図6に示すように反応容器210内に、複合めっき膜を構成する金属を含む塩、微粒子、及び界面活性剤を含む水溶液(めっき液)213を入れるとともに、ノズルプレート11を陰極とし、複合めっき膜の金属マトリクスとなる金属又は不溶性の電極(黒鉛など)を陽極216とする。そして、反応容器210内に、高圧流体として例えば超臨界二酸化炭素215aを導入するとともに攪拌子214を回転させて攪拌する。そして、両極を直流電流につないで低電流で電気分解を行うことでノズルプレート11のインク吐出面に、微粒子が均一に分散された複合めっき膜を形成することができる。
3 吐出面
7 ブレード
11 ノズルプレート
12 ノズル部
13 弾性体
14 めっき用保護膜
16 複合めっき膜
200 超臨界流体装置
202 二酸化炭素ボンベ
204 クーラー
206 高圧ポンプ
208 恒温槽
210 高圧用反応容器
211 攪拌装置
212 トラップ
213 めっき液
214 攪拌子
215a超臨界二酸化炭素
215 二酸化炭素
216 陽極
217 混合流体
218 背圧調整器
220 圧力計
224 バルブ
Claims (10)
- 高圧流体と、微粒子を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体に、めっきを施すべき被めっき体を接触させて複合めっき膜を形成する工程を有することを特徴とする複合めっき膜の形成方法。
- インクを吐出するノズル部が形成されたノズルプレートのインク吐出側とは反対側の面にめっき用保護膜を形成する保護膜形成工程と、
第1の高圧流体と、撥液性微粒子を含むめっき液とを混合して攪拌した混合流体に、前記めっき用保護膜が形成されたノズルプレートを接触させて前記インク吐出側の面に複合めっき膜を形成するめっき工程と、
前記複合めっき膜が形成されたノズルプレートから前記めっき用保護膜を除去する保護膜除去工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記撥液性微粒子が、フッ素系樹脂微粒子であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記めっき液が、界面活性剤を含むことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第1の高圧流体が、二酸化炭素の超臨界流体を含むことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記めっき工程を、電気めっき法又は無電解めっき法により行うことを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれか一項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記ノズルプレートに対し、前記保護膜形成工程の後、前記めっき工程の前に、第2の高圧流体で脱脂する工程と、酸を含む第3の高圧流体で酸洗及び表面調整をする工程を行うことを特徴とする請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記ノズルプレートに対し、前記保護膜除去工程の後、乾燥工程を行うことを特徴とする請求項2〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記脱脂工程、前記酸洗及び表面調整工程、前記めっき工程、及び前記乾燥工程の少なくとも1工程の前に、第4の高圧流体による洗浄工程を行うことを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第2、第3、及び第4の高圧流体が、二酸化炭素、二酸化炭素と界面活性剤との混合流体、二酸化炭素と水と界面活性剤との混合流体、二酸化炭素と水と界面活性剤と酸との混合流体、又は二酸化炭素と水と界面活性剤とアルカリとの混合流体であることを特徴とする請求項9に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
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