(57)【要約】【課題】ハンダ分級のための種々のサファイアあるいはカーボンに穴をあけてノズルとして使用し、噴出してきた粒子をハンダボールとして回収する場合、もしくはインクジェット式プリンターに使用されるノズルの場合は各種のインクを用いて印刷に寄与しているが、上記ノズルにおいて特に、耐熱性の点が課題として考えられている。  本発明はこの点を改良し、耐食、耐熱、耐摩耗性を備えたノズル及びメッシュを提供することを目的とする。【解決手段】高温の金属液体及び強い酸化還元性溶液、強い酸あるいはアルカリの溶液に用いられる金属ノズル又はメッシュに、孔と周囲全体にＤＬＣ膜を設けて所定の厚さでコートされたノズル及びメッシュを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の金属液体及び強い酸化還元性溶液、強い酸あるいはアルカリの溶液に用いられる金属ノズル又はメッシュに、孔２と周囲全体にＤＬＣ膜３を設けてその厚さを０．５ミクロン（μｍ）以上２００ミクロン（μｍ）以下にコートされた耐食、耐熱、耐摩耗性ノズル及びメッシュ。
【請求項２】
上記金属ノズル又はメッシュが、ニッケル、金、銀、銅、パラジューム、プラチナ又はこれらの組合せによる合金からなる電鋳材で製作されたことを特徴とする請求項1記載の耐食、耐熱、耐摩耗性ノズル及びメッシュ。
【請求項３】
上記金属ノズル又はメッシュの金属材に、ステンレス（ＳＵＳ）、真鍮、銅、鉄を使用したことを特徴とする請求項1記載の耐食、耐熱、耐摩耗性ノズル及びメッシュ。
【請求項４】
上記金属ノズル又はメッシュに設ける孔の製作に当たり、凸形の母型を製作し、上記母型表面にＤＬＣコートを施し、当該ＤＬＣ表面に蒸着あるいはその他の方法によって導電化して導電膜を形成してその上面に電鋳し、所定の厚さまで析出させ、その後ＤＬＣと母型界面で離型して製作したことを特徴とする請求項1記載の耐食、耐熱、耐摩耗性ノズル及びメッシュ。
【請求項５】
上記ＤＬＣ膜をプラズマイオン注入成膜装置を用いてＤＬＣコート施したことを特徴とする請求項1記載の耐食、耐熱、耐摩耗性ノズル及びメッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の微細な孔を備える金属板で、例えばハンダボールを製造するためのノズルに表面加工としてダイヤモンドライクカーボン（以下ＤＬＣと称する）の膜を施した各種ノズル及びメッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に例えばハンダボールを製造する場合、種々のサファイアあるいはカーボン板に穴を開けノズルとして使用し、噴出してきた粒子をハンダボールとして回収する。
また、インクジェット式プリンタに使われるノズルは各種のインクを用いて印刷に寄与している。これらインクジェットプリンターに使用されるノズルの材料はステンレスにプレス加工又はニッケルを電鋳加工化して孔を作り多く用いられている。しかしノズルの耐久性の改良の目的で一部提案されている。
【０００３】
その一例として、特開平11−240153号に耐摩耗性及び耐剥離性とインクに腐食されない耐薬品性を有するインクジェット記録ヘッドが提案されている。
【特許文献１】特開平11−240153号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献に示されたインクジェット記録ヘッドは、耐摩耗性耐剥離性、耐薬品性は有しているものの、印刷用のインクジェットヘッドの分野であり、工業的生産分野では上記文献の提案の如くＤＬＣの膜が３ミクロン（μｍ）以下では役に立つものが少ない。
【０００５】
また上記文献において、耐熱については全く検討されていない。この文献におけるコーティング方法はＲＦ又はＤＣプラズマＣＶＤであり、密着強度も充分でなく、特に３ミクロン以上の場合は応力によるクラックが生じると言われているコーティグプロセスである。そのためこの文献のＤＬＣ膜の厚さも３ミクロンまでに限定されている。
そして上記文献に示された技術は同文献に例示されている通り、インクジェットヘッド分野に限定されたもののみで使用可能である。
【０００６】
そこで、本発明は工業的分野で広く使用可能にするため、上記文献における欠点を除去し、例えば４００℃の高温での金属液体で、例えばハンダボールの製造工程での高温金属液体を目詰まりなくスムーズに粒体化する目的のためのノズルはじめ種々の分野で使用に耐えるノズルや、高温に限らずダイスなどのように長時間にわたり高圧耐久性に対応できる寿命の長いダイス、常温であるが研磨剤粉末を篩うときに篩の穴が篩おうとする研磨材粉末自身で篩いの穴が研磨され拡張され問題を抱えている。以上のような、篩いの一番信頼を確保しなければならない穴の寿命が短くなるような問題を解決するために耐磨耗性のＤＬＣ膜を被服した篩や、高温でなお且つ耐食性を必要とするハンダや化学プラントなどの酸やアルカリ又酸化や還元に耐える各種のフィルタやスクリーン印刷用の耐食性メッシュ、メタルマスク等に広く使用可能な新規な技術を提供する目的で本発明がなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、高温の金属液体及び強い酸化性還元性溶液、強い酸性あるいはアルカリ性の溶液に用いられる金属ノズル又はメッシュに、孔と周囲全体にＤＬＣ膜を設けてその厚さを０．５ミクロン（μｍ）以上２００ミクロン（μｍ）以下にコートした耐食、耐熱、耐摩耗性を有するノズル又はメッシュを提供できるものである。
また本発明は、上記金属ノズル又は金属メッシュを電鋳加工により所定の金属を選定して単金属又はそれらの組合せからなる合金で構成する。
更に上記金属ノズル又はメッシュの金属材としてステンレス、真鍮、銅、鉄チタンなど一般的な圧延素材を使用した構成である。
また本発明は、上記金属ノズル又はメッシュとして設ける孔の製作に当たり、凸形の母型を製作し、上記母型表面にＤＬＣコートを施し、当該ＤＬＣ表面に蒸着あるいはその他の方法によって導電膜を形成してその上に電鋳加工を行い所定の厚さまで析出させ、その後ＤＬＣと母型界面で離型して製作する構成である。
更に本発明は、上記ＤＬＣ膜をプラズマイオン注入成膜装置によってＤＬＣコートを施した構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係わる技術は、例えばハンダボール製造のプロセスに使用されている粒子化用のノズルに有効である。従来使用されているハンダボール製作用ノズルとして、ノズルの材料及びその製法の現状は以下のようである。即ち、サファイアに孔をあけたノズルあるいはカーボン板に穴をあけた物が主に使用されている。しかし両材料とも加工が困難で、精度の再現性も悪く、また割れやすい。
特にハンダボール製作に使われるノズルはアスペクト比の小さい物が性能上好ましい。しかしそのような形状をサファイやカーボン板で作る事はより割れやすく、歩留まりも悪くコストも高い物になる。またハンダボールの生産性改善にはこれら両者の材料に１つの板に同時に多穴を作る事が要求されているが、両者の材料即ちサファイやカーボン材では割れやすく、精度の均一性や加工性に問題があり不可能であるため、ハンダボールの生産性改善に問題を残している。
以上述べたように現状のハンダボール用ノズルには大きな欠点がある。これ等を改善したものが本発明である。
【０００９】
本発明によるノズルはハンダボール製造工程に極めて有用で効率良く大量生産に適しており、更にコストダウンが図れるものである。その理由を次に列挙する。
（１）材質が金属であるため、加工が容易であり、同じ基板上に均一な穴を多数製作できるため生産性を画期的に上げることが可能である。
（２）精度もセラミックあるいはカーボンに孔をあけるような困難さがない。
精度の再現性が高く保つことが出来る。特に電鋳加工で製作されたノズルは孔断面形状が鏡面でしかも精度はサブミクロン単位まで可能であるため粒子径の一定なハンダボール即ち単分散に近い粒子が出来る。
（３）後述の図面で示すごとく、ノズルの製造工程では母型を加工する際の凸型形状は種々の形状に加工が可能である。そしてその表面にＤＬＣをコーティグし、その後その表面を導体化後、電鋳処理し、その後凸型表面から剥離することで、その逆形状がノズルとなる。その結果、たとえノズル孔のストロークが深くノズルのアスペクト比が高くても充分ＤＬＣ膜は孔の側壁に奥まで完璧に形成されることになるので、単純に完成されたノズルあるいはメッシュに、後工程としてＤＬＣをコーティングする手法の欠点であったアスペクトの高い奥まった構造のノズル孔の側壁に充分なＤＬＣコーティングが均一に製膜不可能であった問題点を解決出来る。
（４）プラズマイオン注入成膜装置（例えば栗田製作所製）を用いることにより、これまでの膜厚よりも厚いＤＬＣ膜をコーティング出来る。この場合必要に応じて数ミクロン（μｍ）から２００ミクロン（μｍ）までのコートが可能で、析出速度も速くコスト的にも有利であることが分かった。
また工業的に使用に耐える硬さ、３５０Ｈｖから１５００Ｈｖまで可能である。
【本発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、耐食、耐熱、耐摩耗性を備えたノズル又はメッシュをDLCコーティングによって製作するもので、図1はノズルの一実施例を示す要部断面図、
図２はノズルの製造工程を示す要部断面図、図３は図1の実施例によって製作したノズルの斜視図を示す。
図4は本発明の実施例を示し、金属基板にフォトレジストを設けたノズルの要部断面図である。
図5は図4で示した実施例によって製作し、フォトレジストを除去しＤＬＣ膜をコートしたノズルの要部断面図である。
図6及び図7は金属基板と樹脂を用いて製作した本発明の実施例の要部断面図である。
図面において、１はノズル、２はノズルに設けた孔、３は孔の周面に設けたＤＬＣ膜、４は電鋳、５は母型、６は段差部、７は金属基板、８はフォトレジスト、９は樹脂、10はアルミ（Ａｌ）ワイヤ、11は蒸着ニッケル、12は入口部、13はＲ形状鏡面部、14は垂直方向出口を示す。
【００１１】
先ず図１においてニッケル、その他の金属で形成した電鋳４には孔２と、孔２の一部分に、後述する製造工程の結果として段差部６が設けられ、上記電鋳４にＤＬＣ膜３をコーティングによって形成する。
図２及び図３はノズル１に設ける孔２を深く形成した例で、図２において母型５は凸状になっておりその凸状部分にＤＬＣ膜をコーティングしておき、その上に電鋳４を製作する。
その後電鋳４から母型５をＤＬＣ膜と母型の表面を境界から離型すれば、図３に示すようにノズル１として電鋳４における中心部の孔２の内周面にＤＬＣ膜３が形成される。上記孔２は、母型５が図面上方から下方に向かって広がった形状になしてある例では、孔２はこの母型５の形状に従って図面上方から下方にＲ部分を経て広くなったものになる。
【００１２】
次に上記ノズル１を構成する材料について説明すると、先ず母型は各種金属
で作る事が可能である、しかし電鋳物をＤＬＣ膜と共に母型から離型するには
母型に若干抜き勾配が必要でそれを利用して機械的に母型から電鋳物を離型し
てノズルとして使用する。しかし母型を溶解する手法で機械的に離型するので
はなく溶解によって除去する場合は抜き勾配は必要でない。
例えばアルミを母型に用いた場合は、ＤＬＣコーティグ後電鋳を行い母型５
のアルミはアルカリ溶液で溶解させることも可能でその時にはＤＬＣ膜や電鋳金属を侵すことが無いので、この場合は凸型には抜き勾配は必要が無く逆勾配の凸型にすることさえも可能である。
電鋳４の材質としてニッケル（Ni）、金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、パラジ
ューム（Pd）、プラチナ（Pt）、あるいはこれらの組合せによる合金によって電
鋳を形成する。
【００１３】
また上記母型５の表面にＤＬＣコーティングを施し、当該ＤＬＣ表面に蒸着
あるいはその他の方法によって導電化して導電膜を形成し、その上面に電鋳し、
所定の厚さまで析出させ、その後ＤＬＣと母型界面で離型して製作することで
母型を製作する以外は機械的な工程は一切不要となる。
【００１４】
上記ＤＬＣ膜３は例えば、栗田製作所製のプラズマイオン注入成膜装置を用
いて形成し、本願発明者は所定のＤＬＣ膜を達成出来た。
なお、上述の説明では本発明のノズルについて述べたが、複数の孔を形成す
る構造にすればメッシュとして製作することが出来る。
【００１５】
次に具体的な実施例を記載する
（１）電鋳ニッケルを用いて約100μの厚さで図４のように通常のフォトリソグラフィーのプロセスと電鋳を用いてＲ形状の入り口と出口を120μ径で垂直に近い形状に作る。その詳細の寸法は図4に示すが、図5は金属基板より剥離し、フォトレジストを洗浄しＤＬＣ膜で被覆された断面形状は図2にも示されている。パターン搭載し、その後電鋳４で103μまで電着した断面図を図4に示す。
【００１６】
図5は金属基板より剥離し、レジストを洗浄し、ＤＬＣ膜をコートした電鋳ノズルの断面図である。これをＤＬＣ膜で被覆された断面形状は図2にも示されている。ＤＬＣ膜３を3.5μ成膜した物をハンダボール製作用ノズルとして使用した。Ｒ形状の表面は鏡面で仕上がり（図5中13）、ハンダボールの径は極めて狭い幅で制御され、そのバラつきを示す統計処理の係数Ｃｐｋは1.70と極めて単分散に近いものであった。また寿命は通常の3倍であり、従来のハンダボール用ノズルと比較して生産性に富んだノズルになった。
【００１７】
（２）直径25μ長さ4ミリのワイヤー10を金属板に突き立て根元を樹脂で図６のように傾斜を付けながら樹脂９を成型固化させアルミのワイヤー10を金属基板７に垂直に固定させ、アルミのワイヤー10、樹脂９、金属基板７の表面全体にＤＬＣ膜３をプラズマイオン注入製膜装置で28μの厚さまで成長させ、その後ＤＬＣ膜３の上にニッケルを蒸着し全体を電鋳でニッケルを3ミリ析出させた後に、アルミのワイヤー、成型固化した樹脂９、金属基板７など全てを電鋳ニッケル金属から除去すべく試みたが、最後にアルミのワイヤー10が取り除くことが出来なかったので、苛性ソーダの45％溶液で除去した。このようにして製作されたノズルは入口部分12となる部位は、最初にアルミのワイヤー10を固定する際に樹脂９で傾斜を付けながら成型固化された部位に相当し、開いた入口に適している。（図７中の12）このノズルは25μ径の金のワイヤーを作るダイスに耐摩耗性、寸法制度、寸法の再現性は極めて高く、図7に示した金のワイヤーのダイスとして最適なものであった。
【００１８】
（３）電鋳により２００メッシュのニッケルメッシュを作りその両面にＤＬＣ膜を5ミクロン被覆し強アルカリ性の珪酸ナトリウムの30％の溶液６０℃にて使用したが腐食もなく完璧に耐えた。
（４）電鋳ニッケルメタルマスク又はステンレスをエッチングして製作したメタルマスクの両面にＤＬＣの膜2.5μ被覆して塩酸酸性のインクで印刷をした。両マスクとも塩酸酸性に腐食されることはなく使用に耐えた。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明のノズル及びメッシュは、特にハンダボールの粒粒子化製造に有効で
あるが、これに限定することなく、各種金属粒子の製造に適することはいうま
でもない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のノズルの一実施例を示す要部断面図
【図２】本発明のノズルを製作する製造工程における要部断面図の一実施例を示す要部断面図
【図３】本発明のノズルを示す斜視図
【図４】本発明の実施例を示し、金属基板にフォトレジストを設けたノズルの要部断面図
【図５】本発明の実施例を示し、フォトレジストを除去した状態のノズルの要部断面図
【図６】本発明の実施例を示し、金属基板と樹脂を用いて製作したノズルの要部断面図
【図７】本発明の実施例を示し、上記図6における金属基板及び樹脂を抜いて製作し、更にノズルの一部分を研削除去する状態の要部断面図
【符号の説明】
【００２１】
１  ノズル
２  孔
３  ＤＬＣ膜
４  電鋳
５  母型
６  段差部
７  金属基板
８  フォトレジスト
９  樹脂
10       
ワイヤー
11       
蒸着ニッケル
12       
入口部分
13       
Ｒ形状鏡面部
14       
垂直方向出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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