DE68920460T2

DE68920460T2 - Tintenstrahlauszeichnungskopf.

Info

Publication number: DE68920460T2
Application number: DE68920460T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Komuro; Takahiro Mori; Hiromichi Noguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: US4970532A; JPH0284343A; EP0333169A3; EP0333169B1; EP0333169A2; DE68920460D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitstrahlaufzeichnungskopf, der in einem Aufzeichnungssystem verwendet wird, bei dem Flüssigkeit, wie Tinte, ausgestoßen wird, um kleine Tröpfchen zu erzeugen. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit Tintenkanälen, die aus einem speziellen lichteempfindlichen Harz für die Verwendung in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem gebildet sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Das Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem zog in letzter Zeit wachsende Aufmerksamkeit auf sich, da es eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, wobei der während der Aufzeichnung erzeugte Geräuschpegel vernachlässigbar gering ist und die Aufzeichnung auf sogenanntem gewöhnlichen Papier ohne besondere Behandlung, wie Fixierung, erfolgt.
Der in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems einzusetzenden Aufzeichnungskopf des Aufzeichnungssystems ist im allgemeinen mit winzigen Auslässen zum Tintenausstoß (Mündungen bzw. Öffnungen), Tintenkanälen und einem an einem Teil der Tintenkanäle angeordneten Bereich, in dem auf die Tinte eine Energie für die Abgabe der Aufzeichnungsflüssigkeit einwirkt, versehen.
Bislang wurden für die Herstellung solcher Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe verschiedene Verfahren vorgeschlagen, zum Beispiel ein Verfahren zur Bildung feiner Rillen auf einer Glas- oder Metallplatte durch Schneiden oder Ätzen und einem anschließenden Verbinden der Platte mit den Rillen mit einer anderen geeigneten Platte unter Bildung von Tintenkanälen.
Die bekannten, durch die bekannten Verfahren hergestellten Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe sind jedoch mit den Problemen behaftet, daß die Oberfläche der Innenwandung der Tintenkanäle, gebildet durch Schneiden, dazu neigt eine ausgesprochene Aufrauhung zu erfahren oder es ist wahrscheinlich, daß aufgrund der Unterschiede in den Ätzgeschwindigkeiten eine Verformung eintritt, weshalb es schwierig ist, Tintenkanäle mit einem einheitlichem Kließkanalwiderstand zur Verfügung zu stellen, was dazu führt, daß bei dem resultierende Aufzeichnungskopf häufig Abweichungen in den Tintenausstoßeigenschaften auftreten. Außerdem sind damit die Nachteile verbunden, daß die Platte dazu neigt, beim Schneiden abzusplittern oder aufzuspringen, wodurch sich die Produktionsausbeute verschlechtert. Ferner erfordert die Herstellung mittels Ätzung eine Menge Herstellungsschritte, was mit unerwünscht gestiegenen Produktionskosten verbunden ist. Ferner sind mit den bekannten Verfahren andere Probleme verbunden, dergestalt, daß bei der wechselseitigen Laminierung der eingravierten Platte, auf der Tintenkanalrillen ausgebildet sind, und eines Substrats, auf das Elemente zur Energieerzeugung (auf die nachstehend als einfach als ein aktives Element Bezug genommen wird), wie piezoelektrische Elemente, Elemente zur Erzeugung von Wärme und ähnliches zur Erzeugung von Energie, die zum Ausstoß von Tinte verwendet werden, die Ausrichtung zwischen ihnen schwierig ist, was zu einer mangelnden Massenproduktivität führt.
Als ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Aufbau, der geeignet ist, diese Probleme zu überwinden, wurde ein verbesserter Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorgeschlagen, zum Beispiel in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 58- 43876, bei dem Tintenkanalwandungen, umfassend einen gehärteten Film einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung, hergestellt werden und anschließend eine Abdeckung auf die Kanalwandungen aufgebracht wird. Der unter Verwendung der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung hergestellte Tintenstrahlaufzeichnungskopf leistet einen ausgezeichneten Beitrag bei der Überwindung der Probleme des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vom Stand der Technik, d.h. der Fertigstellungsgenauigkeit der Tintenkanäle, den komplizierten Herstellungsschritten und der geringen Produktionsausbeute.
In den das lichtempfindliche Harz verwendenden Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen wurde angesichts der Kosten und der Produktivität hauptsächlich ein festes Filmmaterial verwendet, das hauptsächlich ein Acrylharz umfaßt. Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem die Tintenkanalwandungen unter Verwendung der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung, die hauptsächlich das Acrylharz umfaßt, hergestellt werden, schließt jedoch einige Nachteile mit ein, dergestalt, daß die Aufzeichnungszeit merklich zunimmt, daß es manchmal zu einer Unterbrechung des Tintenausstoßes aus den Öffnungen kommt, daß es zu einer Abnahme der Genauigkeit der ausgestoßenen Tintentröpfchen kommt, wenn sie auf den Aufzeichnungsträger auftreffen (solch ein Papier, wie vorstehend beschrieben) und ähnliches.
Angesichts des vorstehend Erläuterten wurde die Forderung nach der Entwicklung eines weiter verbesserten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes erhoben, der Auftreffgenauigkeit und Ausstoß-Dauerhaftigkeit als Aufzeichnungskopf beibehält und geeignet ist, auf einfach Weise eine hohe Verläßlickeit zu gewährleisten.
Als ein Verfahren, um diese Forderungen zu genügen, wurde das in US-A-4.666.823 offenbarte Verfahren vorgeschlagen. Dort wird ein Verfahren der Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes unter Verwendung einer photolithographischen Technik offenbart, wobei der winzige Kopfbereich mit einem gewünschten Muster aus einem lichtempfindlichen Harz auf dem Substrat gebildet werden kann. Das lichtempfindliche Harz wird bildweise dem Licht ausgesetzt und sein unbelichteter Teil wird entfernt, wobei ein Abdeckung über das lichtempfindliche Harz angeordnet und das lichtempfindliche Harz anschließend einer Härtungsbehandlung unterzogen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfinder betrieben ernsthafte Studien, um die vorstehenden Probleme des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes vom Stand der Technik zu lösen, bei dem Tintenkanalwandungen unter Verwendung einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung gebildet werden, die hauptsächlich ein Acrylharz umfaßt, und um den vorstehenden Anforderungen zu genügen. Das heißt, die Erfinder führten verschiedene Untersuchungen und Analysen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes durch, um die Gründe für die vorstehenden Probleme zu erfassen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß es häufig zu Sprüngen in dem gehärteten Film der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung kam, die hauptsächlich Acrylharz umfaßt, und aus der die Tintenkanalwandungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes bestanden, was zu merklichen Auswirkungen bei der Ausstoß-Dauerhaftigkeit des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und der Ablösung der Tintenkanalwandungen von dem Substrat führte. Dann, im Verlauf der Untersuchung solch eines Grundes wurde gefunden, daß manchmal aufgrund von Wärmeveränderungen in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf Sprünge auftreten, zum Beipiel bei einer Wärmeveränderung aufgrund eines Elements zur Wärmeerzeugung, das bei der Aufzeichnung unter Arbeitsbedienungen betrieben wird, bei denen über einen langen Zeitraum eine dauerhafte Aufzeichnung mit merklicher Temperaturveränderung durchgeführt wird. Außerdem wurde ebenfalls gefunden, daß aufgrund thermischer Hysteresis, die während der Herstellung des Aufzeichnungskopfes auftrat, Verzerrungen in dem Material, aus dem der Kopf besteht, zurückblieben und daß aufgrund der wie vorstehend während der Langzeitaufzeichnung beschriebenen Wärmeveränderung allmählich eine Entspannung der Verzerrungen eintritt, wodurch es zur Ablösung kommt.
Dies wird auch durch den Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien, aus denen der Tintenstrahlaufzeichnungskopf besteht, wie in Tabelle 1 veranschaulicht, gezeigt. Das heißt, daß, wie in Tabelle 1 gezeigt, ein großer Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material, aus dem das Substrat besteht, wie Glas, Silicon und Keramik, und der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung vom Stand der Technik als dem Material, aus dem der Tintenkanal besteht. Es ist gut bekannt, daß es beim Auftreten kontinuierlicher Wärmeveränderungen auf einen Strukturkörper, der Materialien umfaßt, die einen großen Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, leicht zu Sprüngen bzw. Rissen kommt.
Wenn die Erfinder Wärmekreislaufprüfungen (Erwärmungs-Abkühlungs-Kreisläufe von -65 ºC bis 125 ºC) mit dem wie vorstehend beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungskopf unter Verwendung der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung, die hauptsächlich das Acrylharz vom Stand der Technik umfaßte, durchführten, wurde bestätigt, daß Sprünge sich in den gehärteten Filmen der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung, aus der die Tintenkanalwandungen bestanden, entwickelten. Ferner wurde von den Erfindern gefunden, daß es manchmal zwischen dem Substrat und den Tintenkanalwandungen zu einer Ablösung kommt, wenn der vorstehend beschriebene Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf einer Tinteneintauchprüfung unter erhöhten Temperaturen unterzogen wird.
Obwohl in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Sho 57-128867 ein Vorschlag zur Spezifizierung der Gestaltung der Abmessungen der Kanalwandungen bezüglich eines vorgegebenen Bereichs unterbreitet wurde, um die Entwicklung von Sprüngen zu verhindern, ist die Abhandlung nur für Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe einer bestimmten Größe wirksam, aber nicht für andere verschiedene Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe, da bei der Gestaltung keine Freiheiten möglich sind. Außerdem wurde unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung von Sprüngen zum Beispiel in der U.S.Patentschrift Nr. 4.609.427 ein Verfahren zum Einbau von Silanhaftvermittlern bzw. -Kopplungsmitteln, Metallchelaten, Metallklebstoffen und ähnliches zwischen dem Substrat oder dem Material, aus dem die Tintenkanalwandungen bestehen, oder ihre Einarbeitung in die Materialien, aus denen die Tintenstrahlkanalwandungen bestehen, vorgeschlagen. Im Laufe der Zeit können die Additive jedoch manchmal zu einer Verfestigung, Korrosion und ähnlichem der Zusammensetzung führen, was zu einem Scheitern des Versuches führt, eine sich anbahnende Ablösung zu verhindern.
Die Erfindung wurde vor dem vorstehenden Hintergrund als Ergebnis umfangreicher Studien seitens der Erfinder getätigt, um die vorstehenden Probleme zu überwinden und den Forderungen nach einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem die Tintenkanalwandungen aus einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung gebildet sind, die hauptsächlich ein Acrylharz umfassen, zu genügen.
Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung die vorstehenden Probleme des bekannten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zu überwinden und einen verbesserten Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit ausgezeichnter Ausstoß-Dauerhaftigkeit zur Verfügung zu stellen, der geeignet ist, die vorstehenden Erfordernisse zu erfüllen und der geeignet ist, eine stabile Aufzeichnung durchzuführen, sogar bei einer Langzeitaufzeichnung.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es einen sehr zuverlässigen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung zu stellen, der frei ist von Ablösungen oder Sprüngen des gehärteten Films der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung als dem Aufbauelement, unabhängig von den Arbeitsumständen, und sogar bei einer kontinuierlichen Aufzeichnung über eine lange Zeitdauer hinweg.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung zu stellen, bei dem es aufgrund einer Ablösung des gehärteten Films aus der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung, die durch die Restspannungen verursacht wird, nicht zu einer Verringerung der Ausbeute kommt, wie sie bei dem bekannten Verfahren der Herstellung des Aufzeichnungskopfes auftritt.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung zu stellen, bei dem es zu keiner Ablösung, zu Sprüngen und ähnlichem des konstituierenten gehärteten Filmelements, gebildet aus der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung, aufgrund einer thermischen Hysteresis kommt, wie sie bei dem bekannten Aufzeichnungskopf auftreten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) und 1(b), Fig. 2, Fig. 3(a) und 3(b), Fig. 4, Fig. 5(a) und 5(b), Fig. 6(a) und 6(b) sind schematische Ansichten, die die Struktur des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes als auch das Verfahren seiner Herstellung erklären.
Fig. 7(a) bis 7(h) und Fig. 10(a) und 10 (b) sind schematische Ansichten von Querschnitten entlang einer zu den Tintenkanälen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes senkrechten Ebene, die die verwendeten Bereiche zeigen, wo der gehärtete Film in der Erfindung verwendet wird.
Fig. 8(a) und (b), als auch Fig. 9 sind schematische Ansichten, die andere Anordnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes der Erfindung zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung erfüllt die vorstehenden Aufgaben und stellt einen verbesserten Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Verfügung, in dem Tintenkanäle gebildet sind, die mit Ausstoßausgängen verbunden sind, auf einem Substrat, auf dem Elemente zur Erzeugung von Energie für den Tintenausstoß (oder kurz aktive Elemente) angebracht sind und mindestens ein Teil der Tintenkanäle aus einem gehärteten Film einer bestimmten lichtempfindlichen Harzzusammensetzung gebildet ist, wobei die lichtempfindliche Harzzusammensetzung eine neue lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung umfaßt, die die nachstehenden Bestandteile umfaßt:
(a) eine hochmolekulare Verbindung mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 30.000, umfassend einen Styrol- oder Acrylmonomerkettenbereich und einen anderen Monomerkettenbereichs eines Homopolymers, das Kautschuk darstellt, wobei die entsprechenden Ketten entweder Block- oder Pfropfform aufweisen und der Gehalt des Styrol- oder Acrylmonomerkettenbereichs in der hochmolekularen Verbindung nicht weniger als 50% beträgt, und das Styrbl- oder Acrylmonomer nicht statistisch mit dem Kautschukmonomer copolymerisiert ist,
(b) eine photopolymerisierbare Verbindung mit zwei oder mehreren Acryloyl- oder Methacryloylgruppen in einem Molekül, und
(c) einen Photopolymerisatiansinitiator.

Die Erfindung soll nun detaillierter beschrieben werden.

Bei den bekannten Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen wird oft ein Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten, zum Beispiel zwischen dem Substrat und der Tintenkanalwandung oder zwischen der Tintenkanalwandung und der den Kopf aufbauenden Wandung, aufgrund der unterschiedlichen Aufbaumaterialien beobachtet.
Aufgrund der unter Arbeitsbedingungen auftretenden Temperaturveränderung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, wie einer Veränderung der Tintentemperatur während der Aufzeichnung, wird wegen des Unterschieds in den Temperaturausdehnungskoeffizienten ein Unterschied bezüglich des Grades an Dimensionsveränderung in den Materialien verursacht, die den Kopf aufbauen, wodurch Verzerrungen zwischen den Materialien verursacht werden. Die Verzerrung wird an einem schwachen Bereich des Materials, das den Kopf aufbaut, lokalisiert, das heißt die lichtempfindliche Harzzusammensetzungsschicht, die die Tintenkanalwandung aufbaut. Und es wird angenommen, daß, obwohl die meisten dieser lokalisierten Verzerrungen in der lichtempfindlichen Harzzusammensetzungsschicht entspannt werden, in dem Falle, in dem die Verzerrungen beachtlich sind, in der lichtempfindlichen Harzzusammensetzungsschicht Sprünge oder Ablösungen verursacht werden.
Die durch solch eine Verzerrung auf das lichtempfinliche Harz ausgeübte Spannung kann durch die nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt werden:
= k x &epsi; x E ---------(1)
wobei k eine Konstante, &epsi; die Verzerrung und E der Elastizitätsmodul der lichtempfindlichen Zusammensetzung ist, die die Tintenkanalwandungen aufbaut.
Wie aus Gleichung (1) hervorgeht kann die Verzerrung durch eine Verringerung der Spannung vermindert werden, das heißt durch eine Verringerung des Elastizitätsmoduls E.
Unter dem vorstehenden Gesichtspunkt schenkten die Erfinder dem Elastizitätsmodul (dyn/cm²) des gehärteten Films der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung Beachtung und unternahmen ernste Studien zur Entwicklung einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung mit einem geringeren Elastizitätsmodul und als ein Ergebnis wurde das erfindungsgemäße, lichtempfindliche, kautschuk-modifizierte Acrylharz gefunden, das geeignet ist, einen gewünschten niedrigen Elastizitätsmodul zu liefern, wenn die lichtempfindliche Harzzusammensetzung zu einer gehärteten Schicht verarbeitet wird. Dann wurde gefunden, daß die vorstehende Aufgabe der Erfindung unter Verwendung einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung gelöst werden kann, die hauptsächlich ein neues lichtempfindliches kautschuk-modifiziertes Acrylharz umfaßt, das von den Erfindern gefunden wurde. Was den durch Härtung der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung hergestellten, gehärteten Film anbelangt, so wird angenommen, daß der gummiartige Bestandteil des Harzes als Hauptbestandteil in Form inselartiger Strukturen auftritt, die den Elastizitätsmodul verringern und dementsprechend den gehärteten Film veranlasssen, als Spannungsabsorber zu fungieren.
Die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung der Erfindung besteht aus den nachfolgenden Bestandteilen.
Genauer gesagt aus einer photopolymerisierbaren Harzzusammensetzung, die (A) eine bestimmte hochmolekulare Verbindung, (B) ein photopolymerisierbares Material mit zwei oder mehrere Acryloyl- oder Methacryloylgruppen in einem Molekül und (C) einen Photopolymerisationsinitiator umfaßt, wobei die hochmolekulare Verbindung (A) einen Styrol- oder Acrylmonomerkettenbereich und einen anderen Monomerkettenbereichs eines Homopolymers, das Kautschuk darstellt, umfaßt.
Jedes der Bestandteile für die photopolymerisierbare Harzzusammensetzung wird erklärt.

Hochmolekulare Verbindung A

Die in der Erfindung verwendete hochmolekulare Verbindung weist ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5000 bis 30.000 auf und umfaßt einen Styrol- oder Acrylmonomerkettenbereich (nachstehend wird darauf einfach als S&A-Kette Bezug genommen) und einen anderen Monomerkettenbereich, dessen Homopolymer Kautschuk ist (nachstehend wird darauf einfach als G-Kette Bezug genommen). Die S&A-Kette und die G-Kette kann entweder Block- oder Pfropfform aufweisen.
Das Styrol- oder Acrylmonomer sollte jedoch mit dem Kautschukmonomer nicht statistisch copolymerisiert sein.
Der Gehalt an der S&A-Kette und der G-Kette in der hochmolekularen Verbindung ist derart, daß die S&A-Kette nicht weniger als 50%, bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% aufweist. Wenn die S&A-Kette innerhalb des vorstehend definierten Bereichs liegt, kann sie wirkungsvoll eine Verringerung der Spannungen herbeiführen.
Ein Verfahren zur Herstellung der wie vorstehend beschriebenen Verbindung wird erklärt.

Verfahren 1:

Ein Acryloligomer mit zwei oder weniger Glycidylgruppen an der Seitenkette in einem Molekül und flüssiger Kautschuk mit endständigen -COOH-Gruppen werden in einem organischen Lösungsmittel zu einem Epoxyester umgesetzt.
Zum Beispiel werden Methylmethacrylat und Glycidylmethacrylat bei einem Gewichtsverhältnis von 97:3 in Toluol einer Lösungspolymerisation ausgesetzt, wobei dann mit COOH- endständigem flüssigen Kautschuk unter Verwendung von Benzyldimethylasin als Katalysator und durch Rühren mit Hochgeschwindigkeit 5 Stunden lang bei 80 ºC eine Veresterung erfolgt.

Verfahren 2:

Ein Acryloligomer mit zwei oder weniger Isocyanatgruppen an der Seitenkette eines Molekül und flüssiger Kautschuk mit endständigen -NH&sub2; oder -OH-Gruppen werden in einem organischen Lösungsmittel einer Verknüpfung mittels Addition unterzogen.

Verfahren 3:

Ein Acryloligomer mit zwei oder weniger -OH-Gruppen an der Seitenkette eines Molekül und ein flüssiges Maleinsäureanhydrid-Polybutadien-Addukt werden in einem organischen Lösungsmittel einer Veresterung unterzogen.

Verfahren 4:

Ein Styrololigomer mit zwei oder weniger Acetanhydridgruppen in einem Molekül und Epoxypolybutadien werden in einer Lösung umgesetzt.
- Blockcopolymerisation, hergestellt mittels Living-Anionpolymerisation zwischen Styrol oder Methylmethacrylat und Isopren -
Isopren wird in getrocknetem THF bei -78 ºC unter Verwendung von sec-BuLi als Polymerisationsinitiator einer Living-Polymerisation unterzogen und anschließend wird Styrol oder Methylmethacrylat dazu polymerisiert, um ein Blockcopolymer eines Typs zu erhalten, das (S&A-Kette) - (G-Kette)
- (S&A-Kette) umfaßt.
- Propfcopolymerisation eines gummiartigen Makromonomers mit einer Vinylgruppe an einem Terminus und Acrylmonomer -
Polyisobutylen-Makromonomer mit einer Vinylgruppe an einem Terminus und Methylmethacrylat werden einer radikalischer Copolymerisation unterzogen, um ein Pfropfcopolymer zu erhalten, dessen Hauptkette aus einer "A-Kette" besteht und dessen verzweigte Kette aus einer "G-Kette" besteht.
Durch jedes der vorstehend erwähnten Verfahren kann die für die photopolymerisierbare Harzzusammensetzung der Erfindung verwendete hochmolekulare Verbindung erhalten werden. Das für die S&A-Kette verwendete Monomer kann zum Beispiel Styrol, 4-Hydroxystyrol, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, Benzylmethacrylat, Acrylonitril, Dimethylaminoethylmethacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Borneolmethacrylat, Borneolacrylat, Dicyclopentenylacrylat, Dicyclopentenylmethacrylat und Cyclohexylmethacrylat einschließen. Das für die G- Kette verwendete Monomer kann durch seine Polymerbezeichnung repräsentiert werden, wie Urethankautschuk, flüssiger Butylkautschuk, flüssiger Butadien-Styrol-Kautschuk, flüssiger Acrylonitril-Butadien-Kautschuk, flüssiges Polyisopren und flüssiges Polybutylen, das mindestens einen Rest, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -COOH, -OH, -NH&sub2;,
-CH=CH&sub2; und Carbonsäureanhydridgruppen an dem Terminus oder in seiner Molekülkette enthält.
Es wird in Bezug auf die resultierende hochmolekulare Verbindung angenommen, daß jedes der Monomere in jedem der Fälle als Kette anwesend ist, um eine Cyclodomäne zu bilden, das heißt eine Domäne, die die G-Kette umfaßt und eine Domäne, die die S&A-Kette umfaßt.

Photopolymerisierbares Material (B)

Das in der Erfindung zu verwendende photopolymerisierbare Material, das zwei oder mehr Acryloyl- oder Methacryloylgruppen in einem Molekül enthält, wird aus den verschiedenen nachstehenden Oligomeren ausgewählt:
(1) Acryl- oder Methacrylsäureester eines polyfunktionellen Epoxyharzes mit zwei oder mehr Epoxygruppen in einem Molekül.
(2) Acryl- oder Methacrylsäureester eines polyfunktionellen Alkohols mit zwei oder mehr Hydroxygruppen in einem Molekül.
(3) Polyurethanacrylat, erhalten durch die Umsetzung eines Polyesters, Polyethers oder von flüssigem Kautschuk, der endständige OH- oder COOH-Gruppen aufweist, eines Diisocyanats und eines Acrylats mit einer Hydroxylgruppe.
(4) Acrylester von Melacin, Triarylcyanurat, Triarylisocyanurat, Triacrylisocyanurat. Das Material wird auf geeignete Weise ausgewählt und in Abhängigkeit vom Verwendungszweck verwendet.
Obwohl die Verwendung eines monofunktionellen Acrylats oder monofunktionellen Methacrylats in der photopolymerisierbaren Zusammensetzung nicht wesentlich ist, verursacht die Verwendung solch eines Materials in einer kleinen Menge mit dem Ziel der Verbesserung der Viskosität, der Benetzungseigenschaft und ähnliches keinen Verlust des grundlegenden Leistungsverhaltens.

Photopolymerisationsinitiator (C)

Als der in der Erfindung verwendete Photopolymerisationsinitiator wird das nachstehende Material verwendet.
(1) Benzoinether: Benzoinisobutylether, Benzoinethylether, Benzoinmethylether
(2) α-Acryloxim-Ester: 1-Phenyl-1,2-propan-dion-2- (o-ethoxycarbonyl)oxim
(3) Benzylketale: 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon benzylhydroxycyclohexylphenylketon
(4) Acetophenon: Diethoxacetophenon, 2- Hydroxy-2-methyl-2- phenylpropan-1-on
(5) Aromatische Ketone: Benzophenon, Chlorthioxanthon, 2-Chlorthioxanthon, Isopropylthio-xanthon, 2-Methylthio-xanthon, 2-Ethylanthrachinon, 2-t-Butylanthrachinon.

Andere wahlweise Bestandteile (D)

(Sensibilisatoren)

In der erfindungsgemäßen photopolymerisierbaren Harzzusammensetzung kann der nachstehende Protonendonor zusammen als der Sensibilisator zur Vergrößerung der Polymerisationsgeschwindigkeit verwendet werden:
n-Butylamin, Triethylamin, Diethylaminoethylmethacrylat, 4,4-Bis(diethylamino)benzophenon, 4-Dimethylaminoacetophenon-N-Ethyldiethanolamin.
In der erfindungsgemäßen, polymerisierbaren Harzzusammensetzung können als wahlweise Bestandteile verwendet werden: Stabilisatoren, die geeignet sind, die Dunkelreaktion zu unterdrücken, wie Hydrochinon, para-Methoxyphenyl und ähnliche, Farbmittel, wie Farbstoffe und Pigmente, Siliciumdioxid, Talk, Aluminiumoxid und Ton zur Modifizierung der Beschichtbarkeit, Füllstoffe, wie sedimentiertes Bariumsulfat und Flammverzögerungsmittel.
Es erfolgt eine Bezugnahme auf das Mischungsverhältnis eines jeden der vorstehend beschriebenen Bestandteile; das Verhältnis zwischen der hochmolekularen Verbindung und dem photopolymerisierbaren Material beträgt bevorzut 100:50 bis 100:300 und bevorzugter 100:80 bis 100:200, bezogen auf das Gewicht. Ferner beträgt das Verhältnis zwischen (hochmolekularer Verbindung + photopolymerisierbares Material) und dem Photopolymerisationsinitiator bevorzugt 100:2 bis 100:10 und bevorzugter 100:3 bis 100:7. Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann entweder mittels eines Verfahrens der Beschichtung und Trocknung der Zusammensetzung in flüssigem Zustand unter Bildung eines Beschichtungsfilms mit einer vorgegebenen Dicke auf einem Substrat oder eines Verfahrens der Formung der Zusammensetzung zu einem Trockenfilm und der Laminierung des Films mittels einer Wärmewalze, bei seiner Verwendung, unter Übertragung und Laminierung der photopolymerisierbaren Harzzusammensetzung auf das Substrat, verwendet werden. Als Lösungsmittel für die Verwendung der Zusammensetzung im flüssigen Zustand können übliche Lösungsmittel, wie Toluol, Xylol, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Butylacetat, Cyclohexan, Cellosolve und ähnliches alleine oder als Mischung verwendet werden. Im Falle eines herkömmlichen, flüssigen, photopolymerisierbaren Harzes vom Kautschuktyp kann wegen des geringen Lösungsvermögens kein hochpolares Lösungsmittel verwendet werden, wohingegen in der Erfindung diese Beschränkung nicht existiert.
Da die in der Erfindung wie vorstehend beschriebene photopolymerisierbare Harzzusammensetzung einen wie vorstehend beschriebenen erwünschten niedrigen Elastizitätsmodul aufweist, wenn die Zusammensetzung zu einem gehärteten Film gehärtet wird, wird die Verzerrung zwischen dem Substrat und den Tintenkanalwandungen oder zwischen den Tintenkanalwandungen und der Abdeckplatte der Wandungen absorbiert, und der erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungskopf unter Verwendung des gehärteten Films ist frei von der Entwicklung von Sprüngen aufgrund von Wärmeveränderungen und frei vom Auftreten einer Ablösung zwischen dem Substrat und den Tintenkanalwandungen oder zwischen den Tintenkanalwandungen und der Abdeckplatte, die auf eine während der Herstellung auftretende thermische Hysteresis zurückzuführen ist.
Obwohl der erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungskopf wie gewünscht als Ausführungsform mit verschiedener Struktur hergestellt werden kann, wird zumindestens das gehärtete Produkt der Harzzusammensetzung als Teil für den Aufbau verwendet.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes soll speziell unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt werden.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes, wobei die Fig. 1(a) eine perspektivische Ansicht seines Hauptbereichs darstellt und die Fig. 1(b) eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in Fig. 1(a) darstellt.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf umfaßt im wesentlichen ein Substrat 1, auf das Substrat aufgebrachte Tintenkanalwandungen 3H und er umfaßt einen gehärteten Harzfilm, der zu einer vorgegebenen Form gemustert wurde, und eine Abdeckplatte 7, die auf die Tintenkanalwandung laminiert ist, wodurch die Öffnungen 9 zum Ausstoß der Aufzeichnungstinte gebildet, wobei die Tintenkanäle 6-2 jeweils einen Bereich aufweisen, in dem Energie zum Ausstoß der Aufzeichnungstinte auf die Aufzeichnungstinte einwirkt, und eine Tintenkammer 6-1 zur Aufbewahrung der dem Tintenkanal zuzuführenden Tinte. Ferner sind die auf der Abdeckplatte angeordneten Durchgangslöcher 8 mit den Zuführröhren 10 zur Zufuhr der Aufzeichnungstinte von der Außenseite des Aufzeichnungskopfes zu der Tintenkammer 6-1 verbunden. Entsprechende, aktive Elemente 2, wie Elemente zum Erzeugen von Wärme oder piezoelektrische Elemente sind jeweils entsprechend den Tintenkanälen 6-2 angeordnet und zwar an solchen Positionen, daß die von den Elementen 2 erzeugte Energie, wenn diese angesteuert werden, auf den entsprechenden Bereich der Aufzeichnungstinte in den Tintenkanälen 6-2 einwirken kann. Die Zufuhrröhre 10 ist in Fig. 1(a) nicht gezeigt.
Während der Aufzeichnung wird die Energie, die für den Ausstoß der Aufzeichnungstinte aus der Öffnung 9 verwendet wird, durch Anlegen eines Ausstoßsignals, wie es erfoderlich ist, mittels einer nicht gezeigten Leitung (die mit dem Element 2 verbunden ist) an das aktive Element 2 erzeugt.
Das den erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf aufbauende Substrat 1 ist aus Glas, Keramik, Plastik oder Metall hergestellt, wobei die aktiven Elemente 2 in gewünschter Anzahl und an vorgegebenen Stellen angeordnet sind. Obwohl die aktiven Elemente in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform paarweise angeordnet sind, werden die Anzahl und die Position der Elemente zur Wärmeerzeugung auf richtige Weise in Abhängigkeit vom vorgegebenen Aufbau des Aufzeichnungskopfes festgelegt.
Die Abdeckung 7 umfaßt eine aus Glas, Keramik, Kunststoffen oder Metallen hergestellte flache Platte, die mittels des Schmelz- oder Klebeverfahrens an die Tintenkanalwandungen 3H unter Verwendung von Klebstoffen befestigt wurde, wobei die Durchgangslöcher für die Verbindung mit den Zuführröhren 10 an vorgegebene Positionen angeordnet sind.
In dem Aufzeichnungskopf wird der zu einer vorgegebenen Form gemusterte, gehärtete Harzfilm für den Aufbau der Wandungen 3H der Tintenkanäle 6-2 und die Tintenkammer 6-1 durch Mustern der auf dem Substrat oder der Abdeckung angeordneten Schicht, die aus der lichtempfindlichen, kautschuk-modifizierten Acrylharzzusammensetzung besteht, die die wie vorstehend beschriebenen Bestandteile A - D enthält, mittels eines photolithographischen Schritts erhalten.
Obwohl eine Erklärung eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung des gehärteten Films der Harzzusammensetzung für den Aufbau der Tintenkanalwandungen 3H erfolgte, kann der gehärtete Film (gehärtetes Produkt) der Harzzusammensetzung bevorzugt für andere Bereiche des Aufzeichnungskopfes verwendet werden.
Zum Beispiel wie in den Figuren 7(a) - (h) gezeigt, sie stellen einen teilweisen Querschnitt des Aufzeichnungskopfes senkrecht zu dem Tintenkanal dar, kann der Film beispielsweise verwendet werden als:
1. Deckel 7(a)
2. Tintenkanalwandung 3H und Deckel 7(b) (in diesem Fall können die Tintenkanalwandung 3H und der Deckel 7 in einem Stück gebildet sein oder sie können verbunden werden, nachdem sie getrennt gebildet wurden),
3. Haftschichten 14 zwischen der Tintenkanalwandung 3H und der Abdeckung 7, gebildet aus verschiedenen Harzen, und ähnlichem (c), (e) und (g),
4. Haftschicht 14 zwischen Tintenkanalwandung 3H und Tintenkanalwandung 3H und Deckel 7, und
5. Haftschicht 14 (Doppelschicht) zwischen Tintenkanalwandung 3H und Tintenkanalwandung 3H und Abdeckung 7(h).
Unter den vorstehend beschriebenen Bestandteilen kann das Harz vom Trockenfilmtyp bevorzugt für den Aufbau der Figuren 7(a) - 7(e), (h) und zur Bildung der Tintenkanalwandungen 3H in Fig. 7(f) verwendet werden, während das aus den flüssigen Zustand getrocknete Harz bevorzugt als die Haftschicht 14 in den Fig. 7(f) und (g) verwendet wird.
Ferner kann der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf eine Struktur zum Ausstoßen der Tröpfchen in der zu dem Tintenkanal (6-2) senkrechten Richtung aufweisen, wie in den Fig 8(a) und (b) und Fig. 9 gezeigt, wobei die gehärtete Schicht der Harzzusammensetzung bevorzugt für ähnliche Bereiche wie die in Figur 7 gezeigten verwendet werden kann, vor allem beispielsweise für Bereiche, wie sie in den Figuren 10(a) und (b) gezeigt sind.
Die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung, die die vorstehend beschriebenen Bestandteile A-D enthält und für den Aufbau des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes verwendet wird, ist wie nachstehend beschrieben. Das heißt, die Harzzusammensetzung weist mit verschiedenen Elementen, wie einem aus Glas, Kunststoff und Keramik hergestellten Substrat, insbesondere, wenn aus ihm ein gehärteter Film geformt wird, eine zufriedenstellende Haftung auf, sowie eine ausgezeichnete Haltbarkeit gegenüber der Aufzeichnungsflüssigkeit, wie Tinte, und eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und weist ebenfalls ausgezeichnete Eigenschaften als aufbauendes Element für den Tintenstrahlkopf auf, wobei sie in der Lage ist, ein genaues Muster mit großem Auflösungsvermögen bei der Musterung mit aktinischen Energiestrahlen zu bilden.
Ferner kann die Harzzusammensetzung auch für die Bildung eines Trockenfilms verwendet werden, bei dem sie ebenfalls die vorstehenden ausgezeichneten Eigenschaften zur Verfügung stellt.
Als Lösungsmittel, das verwendet wird, wenn die kautschukmodifizierte Acrylharzzusammensetzung wie vorstehend beschrieben in Form einer Lösung oder in dem Fall, daß die Harzzusammensetzung auf einem Kunststoffilm als Filmsubstrat zur Herstelllung des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes verwendet wird, können hydrophile Lösungsmittel, wie Alkohole, Glycoleether, Glycolester und ähnliches verwendet werden. Es ist natürlich möglich, diese hydrophilen Lösungsmittel als Hauptbestandteil zu verwenden, dem auf geeignete Weise, wie erforderlich, Ketone, wie Methylethylketon und Methylisobutylketon, Ester, wie Ethylacetat und Isobutylacetat, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol und halogensubstituierte Produkte davon, chlorhaltige aliphatische Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, und ähnliches beigemischt sind. Diese Lösungsmittel können auch als Flüssigentwickler für die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung verwendet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes kann die Harzzusammensetzung eine gehärtete Schicht auf einem Substrat und ähnlichem bilden, durch übliche Verfahren, wie zum Beispiel nachstehend beschrieben.
(1) Für den Fall der Bildung einer Schicht, die einen gehärteten Beschichtungsfilm auf dem Substrat und ähnlichem umfaßt:
Die flüssige lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung wird auf das Substrat und ähnlichem aufgebracht, und zur Bildung des flüssigen Beschichtungsfilms anschließend zur Trockne eingedampft. Anschließend wird der resultierende, getrocknete Beschichtungsfilm durch Bestrahlung mit aktinischen Energiestrahlen gehärtet, zum Beispielen UV- Strahlen, um eine Schicht zu bilden, die den gehärteten Beschichtungsfilm umfaßt.
(2) Für den Fall der Bildung einer Schicht, die einen gehärteten Beschichtungsfilm mit einem vorgegebenen Muster auf dem Substrat und ähnlichem umfaßt:
Die flüssige lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung wird im flüssigen Zustand auf das Substrat und ähnlichem zur Bildung des flüssigen Beschichtungsfilms aufgebracht und anschließend zur Trockne eingedampft. Dann wird eine Schicht, die einen gehärteten Beschichtungsfilm in einem gewünschten Muster umfaßt, auf dem Substrat und ähnlichem gebildet, indem Laserstrahlen veranlaßt werden, in einem vorgegebenen Muster die Schicht, die den getrockneten Beschichtungsfilm umfaßt, abzutasten, und indem der unbelichtete Bereich mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie 1,1,1-Trichlorethan, entfernt wird.
(3) Für den Fall der Bildung einer Schicht eines gehärteten Beschichtungsfilm mit einem vorgegebenen Muster auf einem Substrat und ähnlichem:
Die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung wird im flüssigen Zustand auf das Substrat und ähnlichem aufgebracht und zur Bildung eines flüssigen Films anschließend zur Trockne eingedampft. Eine Photomaske mit einem Muster von vorgegebener Gestalt, die es den aktiven Energiestrahlen nicht gestattet, durchzudringen, wird über die resultierende Schicht gelegt, die den getrockneten Beschichtungsfilm umfaßt, und der Film wurde von oberhalb der Photomaske mit aktinischen Energiestrahlen bestrahlt. Dann wird mittels eines geeigneten Lösungsmittels, wie 1,1,1-Trichlorethan, der unbelichtete Bereich entfernt, wodurch eine Schicht gebildet wird, die einen gehärteten Beschichtungsfilm mit einem gewünschten Muster auf dem Substrat umfaßt.
(4) Für den Fall der Bildung eines lichtempfindlichen Trockenfilms und seiner Lamiierung auf ein Substrat und ähnlichem:
Die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung wird im flüssigen Zustand auf einen Polyethylenterephthalatfilm zur Bildung eines flüssigen Films aufgebracht und anschließend zur Trockne eingedampft, um einen lichtempfindlichen Trockenfilm auf dem Polyethylenterephthalatfilm zu erhalten.
Der Trockenfilm wird mittels eines üblichen Laminierungsverfahrens auf das Substrat und ähnliches laminiert, um ein laminiertes Produkt herzustellen. Dann wird der lichtempfindliche, auf dem Substrat und ähnlichem laminierte, trockene Film durch Bestrahlung mit aktinischen Energiestrahlen mittels des gleichen Verfahrens wie in dem vorstehenden Verfahren (1) gehärtet.
Wenn beabsichtigt wird, den gehärteten lichtempfindlichen Film zu einem gewünschten Muster zu formen, wird der trockene, auf dem Träger laminierte Film mittels eines dem vorstehenden Verfahren (2) oder (3) ähnlichen Verfahrens behandelt.
Als die für die Härtung der mit aktinischen Energiestrahlen härtbaren Harzzusammensetzung oder zur musterartigen Belichtung der Harzzusammensetzung und ähnliches im Laufe der Herstellung des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsträgers zu verwendenden aktinischen Energiestrahlen können UV- Strahlen oder Elektronenstrahlen erwähnt werden, die bereits allgemein praktische Anwendung finden. Als die UV-Lichtquelle kann ein Excimerlaser, eine Hochdruck-Quecksilberlampe, eine Superhochdruck-Quecksilberlampe, eine Metallhalogenidlampe und ähnliches verwendet werden, die im Wellenlängenbereich von 250 nm - 450 nm eine große Lichtmenge enthalten. Diejenigen, die in der Nähe von 365 nm bei einem praktisch erlaubten Abstand zwischen Lampe und bestrahltem Objekt eine Lichtintensität von ungefähr 1 mw/cm² - 100 mW/cm² liefern, sind bevorzugt. Obwohl es für die Elektronenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung keine besondere Einschränkung gibt, sind diejenigen Vorrichtungen, die eine Dosis innerhalb eines Bereichs von 0,5 - 20 MRad aufweisen, praktisch geeignet.
Das Verfahren der Herstellung des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen für eine Ausführungsform erklärt werden, für einen Fall, wo die Tintenkanalwandungen 3H unter Verwendung eines gehärteten Films gebildet werden, der aus einer wie vorstehend beschriebenen Harzzusammensetzung vom Trockenfilmtyp erhalten wurde.
Die Figuren 2 - 6 sind schematische Darstellungen zur Erläuterung der Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
Zur Bildung des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes werden nach Figur 2 zuerst aktive Elemente 2, wie ein Wärmeerzeugungselement oder ein piezoelektrisches Element, in gewünschter Anzahl auf ein Substrat 1, das aus Glas, Keramik, Kunststoffen oder Metall hergestellt ist, angeordnet. Um der Oberfläche des Trägers 1, falls erforderlich, Beständigkeit gegenüber der Aufzeichnungsflüssigkeit oder elektrische Isoliereigenschaft und ähnliches zu verleihen, kann diese mit einer Schutzschicht, zum Beispiel aus SiO&sub2;, Ta&sub2;O&sub5; und Glas, beschichtet werden. An die aktiven Elemente 2 werden ferner Elektroden für die Eingabe von Aufzeichnungssignalen angeschlossen, wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Dann wird, nachdem die nach der in Figur 2 dargestellten Stufe erhaltene Oberfläche des Substrats 1 gereinigt und bei, zum Beispiel, 80 bis 150ºC getrocknet wurde, die vorstehend beschriebene, mit aktinischer Energiestrahlung härtende Harzzusammensetzung 3 vom Trockenfilmtyp (Filmdicke ungefähr 25 bis 200 um) entsprechend der Darstellung in Figur 3(a) und Figur 3(b) auf eine Temperatur von ungefähr 40 bis 130 ºC erwärmt und mit einer Geschwindigkeit von z.B. 0,5 bis 0,4 f/min unter einem Druck von 1 bis 3 kg/cm² auf die Substratoberfläche 1A laminiert.
Anschließend wird entsprechend der Darstellung in Figur 4 eine die aktinische Energiestrahlung nicht durchlassende Photomaske 4 mit einem Muster 4P von gewünschter Gestalt auf die auf der Substratoberfläche 1A angeordnete trockene Filmschicht 3 aufgebracht, um dann wird aus einer Position oberhalb der Photomaske 4 bestrahlt.
Die Ausrichtung der Photomaske 4 mit dem Substrat 1 erfolgt derart, daß die Elemente 2 in dem nach den Stufen der Bestrahlung, Entwicklung und ähnlichem schließlich gebildeten Tintenkanalbereich angeordnet sind, wobei die Ausrichtung z.B. in der Weise erfolgt, daß auf dem Substrat 1 und der Maske 4 Justiermarken vorgegeben werden und die Ausrichtung auf Grund dieser Marken vorgenommen wird.
Bei der Bestrahlung in dieser Weise werden die von dem Muster unbedeckten Bereiche, nämlich der bestrahlte Teil der Trockenfilmschicht 3 durch Polymerisation gehärtet und dadurch in den in einem Lösungsmittel unlöslichen Zustand überführt, während der unbestrahlte Teil in dem Lösungsmittel löslich bleibt.
Als für die Musterbestrahlung zu verwendenden aktinischen Strahlen werden in Abhängigkeit von den Bestandteilen der mit aktinischen Strahlen härtbaren Mischung auf richtige Weise geeignete, bekannte aktinische Energiestrahlen ausgewählt und sie können insbesondere Hochdruck-Quecksilberlampen, Superhochdruck-Quecksilberlampen, Metallhalogenidlampen, Kohlebogenlampen, Elektronenstrahlen und ähnliches einschließen.
Zum Beispiel können als UV-Lichtquelle eine Hochdruck- Quecksilberlampe, eine Superhochdruck-Quecksilberlampe, eine Metallhalogenidlampe und ähnliches erwähnt werden, die im Wellenlängenbereich von 250 nm - 450 nm eine große Lichtmenge enthalten, und diejenigen, die in oder Nähe von 365 nm bei einem praktisch erlaubten Abstand zwischen Lampe und bestrahltem Objekt eine Lichtintensität von ungefähr 1 mW/cm² - 100 mW/cm² liefern, sind bevorzugt. Obwohl es für die Elektronenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung keine besondere Einschränkung gibt, sind diejenigen Vorrichtungen, die eine Dosis innerhalb eines Bereichs von 0,5 - 20 MRad aufweisen, praktisch geeignet.
Nach Beendigung der Musterbelichtung des Trockenfilms 3 wird der belichtete Trockenfilm 3 z.B. durch Tauchen in ein flüchtiges organisches Lösungsmittel, wie z.B. 1,1,1-Trichlorethan entwickelt, um den lösungsmittellöslichen, unpolymerisierten (ungehärteten) Teil der Trockenfilmschicht 3 durch Lösung zu entfernen, wodurch Rillen, die schließlich zu den Tintenkanälen 6-2 werden, und die Tintenkammer 6-1 gebildet werden, wenn der gehärtete Teil des Films 3H auf dem Substrat 1 zurückbleibt, wie in den Figuren 5(a) und 5(b) gezeigt ist.
Dann wird der gehärtete Harzfilm 3H auf dem Substrat 1 durch Erwärmen bei einer Temperatur, die höher als mindestens 80 ºC ist, 10 Minuten bis 3 Stunden lang einer Wärmepolymerisation unterworfen.
Obwohl mit der Erklärung des Aufzeichnungskopfes dieser Ausführungsform auf ein Beispiel Bezug genommen wurde, in dem für die Bildung der Rillen für die Tintenkanäle 6-2 und die Tintenkammer 6-1 die Harzzusammensetzung vom Trockenfilmtyp verwendet wurde, ist die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Harzzusammensetzung für die Bildung des Aufzeichnungskopfes der Erfindung nicht nur auf feste Zusammensetzungen beschränkt, sondern es kann natürlich auch eine flüssige Zusammensetzung verwendet werden.
Als Verfahren zur Bildung einer Schicht, umfassend die Harzzusammensetzung, auf dem Träger durch Verwendung einer flüssigen Zusammensetzung kann z.B. ein Gummiquetscher-Verfahren für die Darstellung eines Reliefbildes benutzt werden, nämlich das Verfahren, bei dem die Wände mit einer der gewünschten Dicke der zu bildenden Harzzusammensetzungsschicht entsprechenden Höhe um das Substrat herum bereitgestellt werden und die überflüssige Harzzusammensetzung durch einen Gummiquetscher entfernt wird. In diesem Fall kann die Harzzusammensetzung geeigneterweise eine Viskosität von 100 cp bis 3000 cp aufweisen. Die Höhe der auf dem Träger angeordneten Wandung muß im Hinblick auf die Menge bestimmt werden, die sich durch Verdampfung des in der lichtempfindlichen Harzzusammensetzung enthaltenen Lösungsmittels verringert.
Wenn eine feste Harzzusammensetzung eingesetzt wird, ist es zweckmäßig, das Verfahren, in dem ein Trockenfilm unter Erwärmung durch Druckkontakt zur Haftung auf das wie vorstehend beschriebene Substrat gedrückt wird, anzuwenden.
Bei der Bildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfes ist jedoch ein fester Film für die Handhabung und auch für die leichte und genaue Steuerung der Dicke zweckmäßig.
Nachdem so Rillen für die Bildung der Tintenkanäle 6-2 und die Tintenkammer 6-1 in dem gehärteten Harzfilm 3H gebildet wurden, wird eine als Deckschicht über den Rillen dienende flache Platte 7 unter Bildung eines Verbundkörpers und Bindung mittels Kleber auf den gehärteten Harzfilm 3H gedrückt, wie es in den Figuren 6(a) und 6(b) gezeigt ist.
Bei den in den Figuren 6(a) und 6(a) gezeigten Stufen, wird als spezielles Verfahren zur Anordnung der Abdeckung 7 beispielsweise ein Verfahren verwendet, bei dem mittels Schleuderbeschichtung Epoxidharz-Kleber mit einer Dicke von 3 bis 4 um auf die flache Platte 7 aufgebracht wird, die aus Glas, Keramik, Metallen, Kunststoffen und ähnlichem gefertigt ist, anschließend durch Vorerwärmen eine sogenannten B-Stufe der Klebstoffschicht herbeigeführt wird, an die dann der gehärteten Trockenfilm 3H aufgebracht wird, worauf die Haupthärtung der vorstehenden Kleberschicht erfolgt. Es ist jedoch auch ein Verfahren ohne Verwendung von Klebstoffen möglich, indem z.B eine flache Platte 7 aus einem thermoplastischen Harz, wie z.B. Acrylharz, ABS-Harz und Polyethylen thermisch direkt auf den gehärteten Harzfilm 3H aufgeschmolzen wird.
Zusätzlich wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem eine Harzschicht, die eine Harzzusammensetzung zur Bildung der gehärteten Harzplatte in der Erfindung umfaßt, auf die Abdeckung 7, auf der mit dem Tintenkanal verbundenen Seite, angeordnet wird, dann die Harzschicht auf den gehärteten Harzfilm 3H mit den darauf ausgebildeten Tintenkanälen thermisch aufgeschmolzen und danach erwärmt und mit aktinischen Energiestrahen bestrahlt wird, d.h. ein Verfahren der Verwendung der Harzzusammensetzung für die Bildung des erfindungsgemäßen, gehärteten Harzfilms als Kleber.
In Figur 6 zeigt 6-1 eine Tintenkammer, 6-2 Tintenkanäle und 8 Durchgangslöcher für den Anschluß von Zufuhrröhren (nicht dargestellt) für die Zuführung der Aufzeichnungstinte von außerhalb des Aufzeichnungskopfes (nicht gezeigt) zur Kammer 6-1.
Nachdem die Verbindung zwischen dem auf dem Substrat 1 aufgebrachten gehärteten Harzfilm 3H und der flachen Platte 7 vollständig ist, wird der Verbundkörper gemäß den Figuren 6(a) und 6(b) längs der Linie C-C geschnitten, die auf der Abströmseite des Tintenkanals 6-2 angeordnet ist, so daß Öffnungen für die Abgabe der Aufzeichnungsflüssigkeit gebildet werden, die die Öffnungsbereiche der Tintenkanäle an der Schnittfläche darstellen.
Hierbei wird der Abstand zwischen dem aktiven Element 2 und der Öffnung 9 geeignet groß gemacht, und die hier zu schneidende Stelle kann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Für diesen Schnittvorgang kann zum Beispiel das Würfelschnittverfahren verwendet werden, das in der Halbleiterindustrie üblicherweise verwendet wird.
Der abströmseitige Teil des in der Erfindung erwähnten Tintenkanals bezieht sich auf den abströmseitigen Teil in der Strömungsrichtung der Aufzeichnungstinte während der Aufzeichnung mit dem Aufzeichnungskopf, insbesondere den Teil des Tintenkanals, der abseitsströmig der Position des aktiven Elements 2 liegt.
Nach Beendigung des Schnittvorgangs wird die Schnittfläche durch Polieren geglättet, und an die Durchgangslöcher 8 werden Zuführungsröhren 10 angeschlossen, um den in Figur 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu vervollständigen.
In der vorstehend erklärten Ausführungsform kann der gehärtete Harzfilm 3H, obwohl der gehärtete Harzfilm 3H über dem Substrat 1 gebildet und danach die Abdeckung damit verbunden wird, auf der Seite der Abdeckung 7 gebildet werden, die dann an das Substrat 1 gebunden werden kann. Darüberhinaus können die Tintenkanäle 6-2 und die Tintenkammer 6-1 getrennt gebildet werden.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Die Vorteile der Erfindung werden nun detaillierter unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele beschrieben, die nur zum Zwecke der Erläuterung zur Verfügung gestellt werden und mit denen keine Einschränkung des Geltungsbereiches der Erfindung beabsichtigt ist.
Zunächst werden nachstehend Synthesebeispiele für den konstituierenden Bestandteil der lichtempfindlichen, kautschuk-modifizierten Acrylharzzusammensetzung gezeigt, das heißt, die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes verwendete hochmolekulare Verbindung (A).

Synthesebeispiel 1

Durch eine Mischung, bestehend aus 90 g Methylmethacrylat, 10 g Glycidylmethacrylat und 100 g DMF, wurde in Blasenform ausreichend N&sub2; hindurchgeleitet, um O&sub2; zu entfernen und es wurde 0,2 g Azobisisobutyronitril hinzugefügt, wobei die Temperatur der Mischung auf 70 ºC gehalten wurde, um 5 Stunden lang eine thermische Polymerisation durchzuführen. Zu dem Ergebnis wurden 60 g flüssiges 1,2-Polybutadien (MG = 1000) mit einer Carboxylgruppe an einem endständigen Ende und 0,1 g 2,4,6-Tri(dimethylaminomethyl)phenol gegeben und die resultierende Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang einer Kondensationsreaktion bei 70 ºC unterzogen, um dadurch ein Acrylpolymer mit aufgepfropftem Polybutadien mit der in Tabelle 2 gezeigten Strukturformel (I) zu erhalten, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 15.000 aufwies.

Synthesebeispiel 2

1000 g Heptan, 0,31 Titantrichlorid, 0,46 g Triethylaluminium und 2,95 g Diethylzink wurden in einen mit Argongas beschickten Autoklaven eingebracht, wobei das Reaktionssystem auf einen Butylendruck von 0,6 atm gehalten wurde, um die Polymerisationsreaktion 2 Stunden lang bei 40 ºC durchzuführen und Polybutylen zu erhalten. Das resultierende Polybutylen wurde unter einer Stickstoffatmosphäre filtriert, gefolgt von einem Dispergieren in 1000 ml Heptan. Zu der resultierenden Dispersion wurden 3,65 g Cumolhydroperoxid und 70 g Methylmethacrylat gegeben, um eine Mischung zu erhalten, gefolgt von einem 3 Stunden langen Rühren bei 40 ºC. Das Resultat wurde unter einer Stickstoffatmosphäre filtriert und mit Methanol-Salzsäure 12 Stunden lang bei Raumtemperatur behandelt. Das Resultat wurde mit Aceton und Methanol extrahiert, um Polybutylen mit der in Tabelle 2 gezeigten Strukturformel (II) zu erhalten, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 20.000 aufweist.

Synthesebeispiel 3

Eine aus Methylmethacrylat und Glycidylmethacrylat bestehende Mischung (Molverhältnis: 97:3) wurde in Toluol gelöst, gefolgt von einer 3 Stunden langen Lösungspolymerisation bei 80 ºC unter Verwendung von Azobisisobutylonitril als dem Polymerisationsinitiator, um dadurch Acryloligomer mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 7.000 zu erhalten. Dieses Oligomer wurde in einer Lösung aus Hycar CTBN (Handelsname von Ube Kohsan K.K., Molekulargewicht: 3.400) suspendiert, das einen NBR-Kautschuk mit endständigem COOH in flüssigem Zustand darstellt, der in einem Lösungsmittel gelöst wurde, das aus Xylol und 1,1,1-Trichlorethan (50:50) bestand, um dadurch eine Suspension zu erhalten, gefolgt von einer 5- stündigen Umsetzung bei 90 ºC in Anwesenheit eines Katalysators, der Tetrabutylammoniumhydrochlorid umfaßte.
Eine überschüssige Menge Methylethylketon wurde zu dem Reaktionsprodukt gegeben, um ein nicht-umgesetztes, flüssiges Kautschukprodukt auszufällen, das von der verbliebenen Lösung abgetrennt wurde, um dadurch ein Acrylpolymer mit aufgepfropftem CTBN mit der in Tabelle 2 gezeigten Strukturformel (III) zu erhalten, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 15.000 aufwies.

Synthesebeispiel 4

Polymethylmethacrylat und Carbamoylethylmethacrylat wurden in einem Molverhältnis von 90:10 in wasserfreiem und getrocknetem Polyol 5 Stunden lang bei 70 ºC einer Lösungspolymerisation unterzogen, um Acrylpolymer mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 13.000 zu erhalten. Diese Lösung, die das Acrylpolymer enthielt, wurde auf 70ºC gehalten, und eine Toluollösung, die einen Butadien-Kautschuk mit endständigem OH in flüssigem Zustand enthielt (Poly-bd R- 45M von Idemitsu Petroleum Chemical Co., Ltd., Molekulargewicht: 2000) wurde zu der vorstehend erwähnten Lösung gegeben, die auf 70 ºC gehalten wurde, gefolgt von einer 6- stündigen Umsetzung. Nachdem die Reaktion beendet war wurde eine überschüssige Menge Methylethylketon zu der resultierenden Lösung gegeben, um den ausgefallenen, nichtumgesetzten flüssigen Kautschuk zu entfernen, wodurch ein Pfropfpolymer mit der in Tabelle 2 gezeigten Strukturformel (IV) erhalten wurde, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 27.000 aufwies.

Synthesebeispiel 5

Methylmethacrylat, Isobornylmethacrylat und 2-Hydroxyethylmethacrylat wurden in einem Molverhältnis von 70:20:10 einer Lösungspolymerisation in Xylol unterzogen, in dem Azobisisobutyronitril als Katalysator und t-Dodecylmercaptan als Kettenüberträger vorhanden waren, um dadurch ein Acrylpolymer mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 14.000 zu erhalten. Eine Xylol-Lösung, die Nisso PB 1000-Harz (Produkt von Nihon Soda K.K.) enthielt, wurde zu der vorstehenden Xylol-Lösung, die das resultierende Acrylpolymer enthielt, unter Rühren bei 80 ºC hinzugefügt, und die Reaktionsmischung wurde 8 Stunden lang unter Rückfluß erwärmt, um dadurch ein Polymer mit der in Tabelle 1 gezeigten Strukturformel (V) zu erhalten, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 17.000 aufweist.

Synthesebeispiel 6

Styrol und Maleinsäureanhydrid wurden mittels eines herkömmlichen Verfahrens in einem Molverhältnis von 90:10 einer Copolymerisation unterzogen, um dadurch ein Polymer mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 zu erhalten. Epoxypolybutadien BF-1000 (Produkt von Adeka Argus K.K) wurde unter Rühren bei 70 ºC zu einer Lösung dieses Polymers in einem Lösungsmittel gegeben, das Methylisobutylketon/Toluol (50:50, bezogen auf das Gewicht) umfaßte und die Reaktionsmischung wurde 3 Stunden lang umgesetzt, um dadurch ein Pfropfcopolymer mit der in Tabelle 2 gezeigten Strukturformel (IV) zu erhalten, das eine Styrolkette (styrenic chain) umfaßte, auf die eine Polybutadienkette aufgepfropft war, und das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 7.000 aufwies.

Synthesebeispiel 7

Unter Verwendung des Makromonomers mit der Polyisobutadien-Kautschukkette, die durch die in Tabelle 2 gezeigte Strukturformel (VIII) dargestellt wird, erfolgte eine anionische Copolymerisation mit Methylmethacrylat in Gegenwart von sek.-Butyl-Li als Katalysator in Tetrahydrofuran bei -78ºC, um dadurch ein Pfropfcopolymer mit der in Tabelle 2 gezeigten Strukturformel (VII) zu erhalten, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 9.6000 aufwies.
Photopolymerisierbares Material und photopolymerisierbarer Harzinitiator wurden in dem in Tabelle 3 gezeigten Mischungsverhältnis zu dem entsprechenden Polymermaterial gemischt, das in den Synthesebeispielen 1 bis 7 erhalten wurde, um 8 Arten der erfindungsgemäßen, photopolymerisierbaren Harzzusammensetzung, die in Tabelle 3 (Zusammensetzungsbeispiele 1 bis 8) gezeigt sind, zu erhalten. Tabelle 3 zeigt Vergleichsbeispiele für den Fall, daß als polymeres Material Dianal RB80 (hergestellt von Mitsubishi Rayon K.K.) (Vergleichsbeispiel 1) und ein Copolymer, erhalten durch Polymerisation von Methylmethacrylat, Acrylsäure und 2-Hydroxyethylmethacrylat in einem Molverhältnis von 85:5:10 (Zahlenmittel des Molekulargewichts: 50.000) (Vergleichsbeispiel 2) verwendet werden. Proben einer jeden photopolymerisierbaren Harzzusammensetzung der Zusammensetzungsbeispiele 1 bis 8 und jeder der photopolymerisierbaren Harzzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden in einem in der Tabelle 3 gezeigten Lösungsmittel gelöst, jede der resultierenden Lösungen wurde auf einen TEDLAR FILM (Handelsname der Produkte von Du Pont Co., Ltd) (Beschichtungsdicke nach dem Trocknen von 50 um) geschichtet. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels durch Trocknen wurde mit Licht aus Hochdruck-Quecksilberlampen bestrahlt mit einer Gesamtenergie von 5J/cm², um eine vollständige Härtung durchzuführen. Der beschichtete Film wurde isoliert und der Tg und der Elastizitätsmodul wurden unter Verwendung einer Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität unter erzwungener Vibration "Rheolograph Solid" (hergestellt von Toyo Seiki K.K.) gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 4 gezeigt.
Aus den in Tabelle 4 gezeigten Ergebnissen gingen die nachstehenden Tatsachen hervor. Das heißt, die erfindungsgemäße, photopolymerisierbare Harzzusammensetzung wies einen Tg von 105 ºC bis 30 ºC und einen Elastizitätsmodul bei 25 ºC in der Größenordnung von 10&sup8; oder 10&sup9; auf, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient in großem Ausmaß variiert wurde, wobei der Umkehrpunkt mehr oder weniger dem der herkömmlichen photopolymerisierbaren Harzzusammensetzungen entsprach. Dementsprechend zeigt sie in Bezug auf die Verzerrung relativ zu äußeren mechanischen oder thermischen Kräften keinen bemerkenswerten Unterschied gegenüber herkömmlichen photopolymerisierbaren Harzzusammensetzungen. Der Elastizitätsmodul ist jedoch im Vergleich zu denjenigen der herkömmlichen photopolymerisierbaren Harzzusammensetzungen um eine Ziffer bzw. Stelle kleiner und als Ergebnis tritt kein Problem des Auftretens von Sprüngen oder der Ablösung, was mechanisch oder thermisch geschieht, auf, wie es im Falle der gehärteten Produkte der herkömmlichen photopolymerisierbaren Harzzusammensetzung beobachtet wurde.

BEISPIEL

Ein Teil von jeder der flüssigen photopolymerisierbaren Harzzusamensetzungen, die wie vorstehend beschrieben erhalten wurden, wurde auf einen Polyethylenterephthalatfilm von 25 um Dicke (Luminar-T-Typ) unter Verwendung eines Umkehrbeschichters geschichtet und der resultierende Beschichtungsfilm wurde getrocknet, um einen trockene Beschichtungsfilmschicht (Trockenfilm) von 80 um Dicke zu erhalten.
Ferner wurde ein gestreckter Polyethylenfilm von 40 um Dicke als Deckfilm auf die getrockneten Beschichtungsfilmschicht laminiert, um ein Laminat zu erhalten, in dem eine Harzzusammensetzungsschicht (80 um Dicke) vom mit aktinischen Energiestrahlen härtbaren Typ als Trockenfilm schichtweise zwischen den beiden Filmen angeordnet ist.

Beispiele 1 bis 8

Unter Verwendung der, wie vorstehend beschrieben, aus jeder der flüssigen lichtempfindlichen Harzzusammensetzungen, die in den vorstehenden Mischungsbeispielen 1 bis 8 hergestellt wurden, erhaltenen Trockenfilme wurde nach den vorstehend in der Beschreibung angegebenen Stufen der Figuren 1 bis 6 ein wie in Fig. 7(d) gezeigter Tintenstrahlaufzeichnungskopf vom Tröpfchen auf Abruf-Typ mit 10 Wärmeerzeugungselementen (Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht: Hafniumborid (HfB&sub2;)) als den aktiven Elementen und entsprechenden Öffnungen (Öffnungsgröße: 80 um x 120 um; Abstand 0,200 mm) wie nachstehend beschrieben hergestellt. Der Aufzeichnungskopf wurde in einer Anzahl von 30 Stück von jeweils gleicher Gestalt hergestellt.
Zunächst wurden mehrere Wärmeerzeugungselemente in bestimmtem Lagen auf den Siliziumsubstraten angeordnet, und an diese Elemente wurden Elektroden für die Eingabe der Aufzeichnungssignale angeschlossen.
Dann wurde auf die Substratoberfläche mit den darauf angeordneten Wärmeerzeugungselementen eine SiO&sub2;-Schicht (Dicke 1,0 um) als Schutzfilm gebildet, und die Oberfläche der Schutzschicht wurde gereinigt und getrocknet. Dann wurde der in Synthesebeispiel 1 erhaltene und auf 100 ºC erwärmte Trockenfilm mit einer Dicke von 80 um auf den Schutzfilm laminiert, während der Polyethylenfilm unter Verwendung einer Gummiwalze mit einer Walzentemperatur von 100 ºC und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1,0 m/min (Bedingung) abgelöst wurde.
Dann wurde eine Photomaske mit einem der Form der Tintenkanäle und Tintenkammer entsprechenden Muster auf den auf der Substratoberfläche angeordneten Trockenfilm gelegt und einer Vakuumbindung unterzogen, und nach derartiger Ausrichtung, daß die vorstehenden Elemente in den schließlich gebildeten Tintenkanälen liegen, wurde der Trockenfilm von oberhalb der Photomaske 20 Sekunden lang unter Verwendung einer Superhochdruck-Quecksilberlampe mit UV-Strahlen mit einer Intensität der UV-Strahlen in der Nähe von 365 nm von 10 mW/cm² und einer hohen Parallelität mit einem Kollimations- Abweichungswinkel von 3º belichtet.
Nach der Beendigung der Belichtung und dem Ablösen des Polyethylenterephthalatfilms von dem Trockenfilm auf dem Substrat wurde der Trockenfilm zwecks Entfernung des unpolymerisierten (ungehärteten) Teils des Trockenfilms von dem Substrat durch Eintauchen in 1,1,1-Trichlorethan unter Bildung von Rillen entwickelt, die mit dem auf dem Substrat verbleibenden gehärteten Trockenfilm schließlich die Tintenkanäle und Tintenkammer bilden.
Nach Beendigung der Entwicklung wurde der gehärtete Trockenfilm auf dem Substrat unter Verwendung einer Superhochdruck-Quecksilberlampe unter den gleichen Bedingungen, wie sie für die Musterbelichtung angewandt wurden, einer Nach-Bestrahlung (UV-Nachhärtung) ausgesetzt, und ferner 15 Minuten lang einer Nachhärtung mittels der Durchführung einer Wärmebehandlung bei 150 ºC ausgesetzt.
Auf diese Weise wurden Rillen für die Tintenkanäle und die Tintenkammer mittels der den gehärteten Trockenfilm umfassenden Wände auf dem Substrat gebildet.
Andererseits wurde der in Synthesebeispiel 1 erhaltene Trockenfilm auf eine flache Platte aus Natronglas (obere Platte) laminiert, auf den die Tintenkammer gebildet wurde, und die Durchgangslöcher wurden unter Verwendung einer Gummiwalze unter den Bedingungen einer Walzentemperatur von 120 ºC und einer Walzengeschwindigkeit von 1m/min angeordnet, während eine Ablösung des Polyethylenfilms erfolgte. Dann wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei dem Schritt der Bildung der Tintenkanäle und der Tintenkammer, wie vorstehend beschrieben, eine Belichtung und Entwicklung vorgenommen, außer daß eine Mechamask mit einer Filmdicke von 10 um verwendet wurde, um den Trockenfilm von der Platte an dem Bereich zu entfernen, der dem Bereich über der Tintenkammer entsprach.
Dann werden die Oberfläche des gehärteten Trockenfilms auf der flachen Platte und die Oberfläche des gehärteten Films auf dem Substrat, zuvor hergestellt, unter Druck verbunden und mittels Bestrahlung der Seite der flachen Platte mit UV- Strahlen (50 mW/cm², 60 Sekunden) unter Bildung einer Verbundstruktur fest miteinander verbunden.
Anschließend wurde ein Bereich der Verbundstruktur, abströmseitig der Tintenkanäle, nämlich 0,150 mm abströmseitig der Position der aktiven Elemente, mittels einer handelsüblichen Schnittsäge (Handelsname: DAD 2H/6 Modell, hergestellt von DISCO Co.) unter Bildung von Öffnungen für die Aufzeichnungsflüssigkeitsabgabe senkrecht zu den Tintenkanälen geschnitten.
Schließlich wurde die Schnittflache gewaschen und getrocknet, ferner durch Polieren geglättet, und es wurden Röhren für die Zuführung der Aufzeichnungstinte an den Durchgangslöchern angebracht, um den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu komplettieren. Alle erhaltenen Aufzeichnungsköpfe wiesen eine ausgezeichnete Dimensionsgenauigkeit auf, und ihre Tintenkanäle und Tintenkammern waren getreu dem Maskenmuster reproduziert. Die Öffnungsgröße betrug in der Länge 80 ± 5 um und in der Breite 80 ± 5 um, und der Öffnungsabstand lag im Bereich von 200 ± 5 um.

Veruleichsbeispiele 1 bis 2

Zwei Arten von photopolymerisierbaren Harzzusammensetzungen, erhalten durch Mischen der in Tabelle 3 gezeigten konstituierenden Bestandteile in einem darin gezeigten Verhältnis (Vergleichsbeispiel 1, 2) wurden in in Tabelle 3 gezeigten Lösungsmitteln gelöst, wobei die Lösungen mit den gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben verarbeitet wurden, um dadurch Trockenfilme zu erhalten, und es wurden unter ihrer Verwendung mittels der gleichen Verfahren, wie diejenigen in den Beispielen 1 bis 8, zwei Typen von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen hergestellt.

Beurteilung

Für jeden in den vorstehend beschriebenen Beispielen 1 bis 8 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellten Tintenstrahlaufzeichnungskopf wurde die Qualität und Langzeit- Haltbarkeit wie nachstehend beurteilt.
Zuerst wurde jeder der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe einer Wärmekreislaufprüfung ( -65 ºC (30 Min.) E> 125 ºC (30 Min.) ) unterzogen und am Ende des Prüfungskreislaufs, jeweils nach 100 Kreisläufen, 200 Kreisläufen und 300 Kreisläufen auf die Entwicklung von Sprüngen untersucht; das Ergebnis der Beobachtung ist in Tabelle 5 gezeigt.
Dann wurde jeder Tintenstrahlaufzeichnungskopf in Tinte eingetaucht, die 50 Volumen-% Wasser, 48 Volumen-% DEG und 2 Volumen-% Farbstoff umfaßte und auf eine Temperatur von 80 ºC gehalten wurde. Dann erfolgte nach einem, zwei oder drei Monaten Eintauchzeit eine Untersuchung bezüglich des Auftretens von Ablösung; die Ergebnisse der Beobachtung sind in Tabelle 6 gezeigt.
Als Ergebnis wurde folgendes gefunden. Unter Bezugnahme auf das Auftreten von Sprüngen, wie es aus den Ergebnissen der Tabelle 5 hervorgeht, zeigte der erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungskopf (Beispiele 1 bis 8) ein zufriedenstellendes Verhalten, ohne die Entwicklung von Sprüngen, selbst nach Durchführung von Wärmekreislaufprüfungen mit 300 Kreisläufen, wohingegen sich bei jedem der Tintenstrahlköpfe der Vergleichsbeispiele (Vergleichsbeispiele 1, 2) in den Wärmekreislaufprüfungen mit 200 Kreisläufen Sprünge entwickelten.
Unter Bezugnahme auf das Auftreten einer Ablösung, wie es aus den Ergebnissen der Tabelle 5 hervorgeht, zeigte jeder der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopf (Beispiele 1 bis 8) ein zufriedenstellendes Verhalten, ohne das Auftreten einer Ablösung, selbst nach einer so langen Eintauchzeit wie der von 3 Monaten, wohingegen jeder der Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe (Vergleichsbeispiel 1 und 2) eine Ablösung erfuhr.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Tintenkanal, der in Verbindung mit einem Strahlausgang steht, gebildet auf einem Substrat, auf das ein aktives Element zum Erzeugen von Energie, die für den Ausstoß von Tinte verwendet wird, angeordnet ist, wobei mindestens ein Teil des Tintenkanals durch einen gehärteten Film eines lichtempfindlichen Harzes aufgebaut ist, wobei die lichtempfindliche Harzzusammensetzung die nachstehenden Bestandteile umfaßt: (a) eine bestimmte hochmolekulare Verbindung, (b) eine photopolymerisierbare Verbindung mit zwei oder mehreren Acryloyl- oder Methacryloylgruppen in einem Molekül, und (c) einen Photopolymerisationsinitiator. Dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf kommen verschiedene Verdienste zu, zum Beispiel (i) weist er eine zufriedenstellende Haltbarkeit gegenüber einer Wärmeveränderung unter den Arbeitsbedingungen auf, (ii) verursacht keine Ablösung zwischen den Tintenkanalwandungen und anderen Aufbauelementen, sogar bei einer kontinuierlichen Langzeitverwendung, (iii) entwickelt er keine Risse in den Tintenkanalwandungen, sogar nicht während einer Langzeitverwendung, (iv) weist er eine zufriedenstellende Ausstoß-Dauerhaftigkeit und ähnliches auf. TABELLE 1 Material linearer Ausdehnungskoeffizient (10&supmin;&sup5;/ ºC) Glasplatte (TEMPAX: Produkt von Shot Co. Ltd.) Si-Einkristall Keramik (Aluminiumoxid) Lichtempfindliche Acrylharz-zusammensetzung Tabelle 1 (wird fortgesetzt) Strukturformel Tabelle 2 (Fortsetzung) Strukturformel Tabelle 3 (wird fortgesetzt) Zusammensetzungsbeispiele 1 bis 8: Photopolymerisierbare Harzzusammensetzungen der Erfindung Zusammens.-beispiel Hochmolek. Verbindung Photopolym. Verbindung Photopolym.-Initiator Lösungsm. Synth.bsp. Teile Acrylester v. Epicoat 828*³ Trimethylolpropantriacrylat Aronix Photomer Triarylisocyanulat Triethylenglycoldiacrylat Dipropylenglycoldimethylmethacrylat Acrylsäureester v. hydrogen Ein Diglycidylether Melamintriacrylat Teile Bisphenol Irugacure Benzopheneon 4-Dimethylaminoacetophenon Heptan Toluol Xylol TIM/Toluol (Gew.-verhältnis: 50:50) Tabelle 3 (Fortsetzung) Vergleichszusammens.-beispiel Hochmolek. Verbindung Photopolymisierb. Verbindung Photopolym.-Init. Dianal BR80 (Produkt v. Mitsubishi Rayon K.K.) Polymethylmethacrylat Acrylester v. Epicoat 828 Trimethylolpropantriacrylat Inrugacure Toluol Teile Copolymer, erhalten durch Copolymerisation von Methylmethacrylat, (Molverhältnis: 85:5:10) (Zahlenmittel d. Molekulargewichts 50.000) Triarylisocyanulat Epoxyester 3002A*&sup7; Benzopheneon 4-Dimethylaminoacetophenon Anmerkung: Mit Teilen sind Gewichtsteile gemeint. *1 Der Handelsname von Ciba Geigy Co.: Hydroxycyclohexylphenylketon *2 Der Handelsname von Ciba Geigy Co.: 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon *3 Der Handelsname von Yuka Shellepoxy K.K.: Bisphenol A Epoxyharz. *4 Der Handelsname von Toa Goshei K.K.: Polyesterserienurethanacrylat *5 Der Handelsname von Toa Goshei K.K.: Diacrylat mit einem Isocyanulatnucleus *6 Der Handelsname von Sannobuko K.K.: aromatisches Urethanacrylat (Struktur unbekannt) *7 Der Handelsname von Kyoeisha Yushikagaku kohgyo K.K.: Diacrylat eines Bisphenol A-Derivats TABELLE 4 Der Tg und die Elastizitätsmodule für einen gehärteten Film Tg, gemessen durch die dyn. Viskoelastizität Elastizitätsmodule bei 25 ºC (dyn/cm²) Zusammensetzungsbeispiel Vergleichszusammensetzungsbeispiel Tabelle 5 Wärmekreislaufsprüfung Beispiel Vergleichsbeispiel Photopolym. Zusammenstzung Photopoly. Zusammenstzung Vergleichzusammensetzung Anmerkung: Wärmekreislauf-Bedingung: -65 ºC (30 Min.) E> 125 ºC (30 Min.) X: Sprünge wurden erzeugt O: Es wurden keine Sprünge erzeugt Tabelle 6 Tinten-Eintauchtest Monat Monate Beispiel Vergleichsbeispiel Photopolym. Zusammenstzung Photopoly. Zusammenstzung Vergleichzusammensetzung Anmerkung: Tinteneintauch-Bedingung: Temperatur der Tinte: 80 ºC Zusammensetzung der verwendeten Tinte: Wasser: 50% DEG: 48% Farbstoff: 2% X: Ablösung trat auf O: Es trat keine Ablösung auf

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem Tintenkanal, der in Verbindung mit einem Strahlausgang steht, gebildet auf einem Substrat, auf das ein aktives Element zum Erzeugen von Energie, die für den Ausstoß von Tinte verwendet wird, angeordnet ist, wobei mindestens ein Teil des Tintenkanals durch einen gehärteten Film einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung aufgebaut ist, wobei die lichtempfindliche Harzzusammensetzung eine lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung umfaßt, die die nachstehenden Bestandteile umfaßt:

(a) eine hochmolekulare Verbindung mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 30.000, umfassend einen Styrol- oder Acrylmonomerkettenbereich und einen anderen Monomerkettenbereichs eines Homopolymers, das Kautschuk darstellt, wobei die entsprechenden Ketten entweder Block- oder Pfropfform aufweisen und der Gehalt des Styrol- oder Acrylmonomerkettenbereichs in der hochmolekularen Verbindung nicht weniger als 50% beträgt, und das Styrol- oder Acrylmonomer nicht statistisch mit dem Kautschukmonomer copolymerisiert ist,

(b) eine photopolymerisierbare Verbindung mit zwei oder mehreren Acryloyl- oder Methacryloylgruppen in einem Molekül, und

(c) einen Photopolymerisationsinitiator.

2. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei das aktive Element ein Element zur Erzeugung von Wärme ist.

3. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei das aktive Element ein piezoelektrisches Element ist.

4. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei der Strahlausgang durch einen gehärteten Films gebildet wird.

5. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der Bestandteile des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, die eine Abdeckplatte (7), eine Tintenkanalwandung (3H) und eine Haftschicht (14) einschließen, durch den gehärteten Film gebildet wird.

6. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung einen Protonendonor enthält.

7. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die lichtempfindliche kautschuk-modifizierte Acrylharzzusammensetzung ferner mindestens einen Bestandteil enthält, ausgewählt aus einem Stabilisiermittel, einem Färbemittel, einem Streckpigment und einem Flammverzögerungsmittel.

8. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen der hochmolekularen Verbindung (a) und der photopolymerisierbaren Verbindung 100 : 50 bis 100 : 300 beträgt.

9. Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen (der hochmolekularen Verbindung (a) und der photopolymerisierbaren Verbindung (b)) und dem Photopolymerisationsinitiator (c) 100 : 3 bis 100 : 7 beträgt.