JP2002254660A - インクジェットヘッドの製造方法およびその製造方法によるインクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法およびその製造方法によるインクジェットヘッドInfo
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Abstract
樹脂とを含有する接着剤を適用し、保存安定性に優れ、
且つ、硬化後に高いインク耐性と耐熱性を実現でき、更
には低い接合温度にてインク吐出口と基板の電気熱変換
素子が高精度に位置合わせされたインクジェットヘッド
の製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくともインクを吐出する吐出口を有
する部材と、少なくともインクを吐出するためのエネル
ギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板とを接
着剤により接合する際に、接着剤が、少なくとも紫外線
硬化型カチオン性重合開始剤とエポキシ樹脂とを含有
し、部材、または基板に接着剤を塗布後、接着剤に紫外
線を照射して紫外線硬化型カチオン性重合開始剤を活性
化し、加熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置合
わせしてから加熱して接着剤が硬化する。
Description
ミリ、ワードプロセッサ、ホストコンピュータ等の出力
装置としての、プリンタ、ビデオプリンタ等に用いら
れ、記録を行うインクジェットヘッドの製造方法および
その製造方法により製造されたインクジェットヘッドに
関する。
ト材等へのインク付与等(プリント)を含むもので、文
字だけではなく、パターン画像等のイメージ画像を含む
ものである。
ト時の騒音が極めて少なく、かつ高速プリントが可能で
あり、カラー化及びコンパクト化が容易であるプリント
方式である。このインクジェットプリント方式の一つ
に、発熱素子によってインクを発泡させ、この気泡の成
長を利用してインクを吐出するタイプがある。このよう
なタイプに用いられる従来のインクジェットヘッドHの
一例の概略図を図1に示す。
板、5は外部接続端子、6は配線基板、7は構造部材、
10は電気熱変換素子を形成した基板、20は複合構造
体であるノズル構造体、21は吐出口である。
ドHの吐出エレメントTを示す拡大斜面図である。そし
てこの吐出エレメントTは、例えば特開平9−1180
17号公報に記載される米国Lexmark社の出願に
係るインクジェットヘッドを参照している。その製造過
程を図3〜図7に示す。
階の断面を示し、高分子フィルム材料22と接着剤層2
3より成り立っている。高分子フィルム材料22は、ポ
リイミド、フルオロカーボン、ポリサルフォン、ポリカ
ーボネートまたはポリエステル等であり、好ましくはポ
リイミドである。
上に保護層24を形成する。
て、シリコンやフッ素原子を有する高分子皮膜を形成す
ることは好適である。また、この撥水性皮膜面あるいは
接着剤層23の塗布面に保護層24を予め形成し、レー
ザ加工後に保護層24を除去し、レーザ加工により生ず
る副生成物(デブリー,破片)を簡便に除去できること
は一般的に用いられる手法である。
−118017号公報に記載されるPVA等の水溶性樹
脂を塗布する手段を挙げることができる。これら樹脂皮
膜の塗布は、予め、これら高分子材料を溶解可能な溶媒
に溶解し、通常のソルベントコート法にて行うことが一
般的である。ソルベントコート法としては、スピンコー
ト、バーコート、グラビアロールコート、スプレーコー
ト等を挙げることができる。
て、図5のように、インク流路26および吐出口21を
形成する。このときレーザ加工と同時に副生成物40が
発生するが、保護層24に付着される。次に、この保護
層24を除去することで、そうした副生成物40も共に
除去される。そして、図6のようになった、ノズル構造
体20の接着剤層23と、半導体プロセスにより作成し
た基板10とを貼り合わせ、図7のような吐出エレメン
トTとする。
ヘッドを図8に示す。
トヘッドは、天板部材102、液流路、ヒーター基板1
01から成り立っている。該ヒーター基板101には発
熱抵抗体105が半導体プロセスにて複数配置されてい
る。
め、リフィル特性も改善したインクジェットヘッドの断
面模式図である。インクジェットヘッドは、天板部材1
02、可動部材120、上方変位規制部材122、ヒー
ター基板101から成り立っている。該ヒーター基板1
01には発熱抵抗体105が複数配置されている。該発
熱抵抗体105が加熱され、インクが発泡したときのエ
ネルギーで該可動部材120を可動させる。該上方変位
規制部材122にて該可動部材120の上方変位を規制
することにより発泡エネルギーの効率化をはかってい
る。図10も図9同様に、天板部材102にSi異方性
エッチングやブラスト加工により、液室およびインク供
給孔が形成されている。
上に液流路を形成する場合には、液状光カチオン硬化型
エポキシ樹脂組成物を基板上にスピンコート法等により
コーティングした後、紫外線光などを用いたフォトリソ
技術にて形成される。該ヒーター基板上に液流路が形成
された後、天板部材と接合されインクジェット吐出エレ
メントを得た後、オリフィスプレートを貼り付けてイン
クジェットヘッドを得ていた。従来、該ヒーター基板と
該天板部材との接着には熱硬化エポキシ樹脂組成物が用
いられてきた。
接着剤はインクと接するために高い耐インク性と耐熱性
を要し、エポキシ樹脂より構成される。
化剤との2成分を基本組成とするため、混合後に粘度が
変化することがあり、混合物を安定保存することは極め
て難しい。このことは、接着剤の処方、塗布及び接合ま
での工程に所定の時間制限があることを示唆し、生産効
率の低下要因となり得る。
使用すればエポキシ樹脂の硬化性は低下し、保存安定性
は高くなるが、硬化時に高い温度を長時間付与すること
が必要となる。よって、少なくとも吐出口が設けられた
部材が高分子フィルム材料22からなるインクジェット
ヘッドの場合には、基板10の線膨張係数の相違に起因
する吐出口21とヒータとの位置ずれを起こす原因とな
る。
て接合すると、硬化する際にエポキシ樹脂が軟化溶融
し、液流路壁を伝って、流路つまりにより吐出不良が生
じることがあった。
がある場合には、溶融したエポキシ樹脂が毛管力で流動
して構造体周辺を埋め、該稼動部材が稼動しないことが
あった。
613号ではUVカチオン硬化型エポキシ樹脂にて2つ
の部材を接着することにより、熱の影響を少なくしたイ
ンクジェットヘッドの製造方法を開示している。接着工
程フローは図11に示すとおりである。基板1に接着剤
23を塗布し(図11(a))、マスク30を介してU
V照射する(図11(b))。次いで、加熱、現像して
(図11(c))接着剤で形成される微細なパターンを
構成した後に、別部材31を接合し(図11(d))、
加圧、加熱して本硬化している(図11(e))。この
接合方法は、接着剤の厚みが20μm〜30μmの厚み
であるときには有効な手段である。しかしながら、近年
の記録画像の高画質化に伴い、インクジェットヘッドは
高精細化し、接着剤の厚みを薄くすることが要求されて
いる。ところが、接着剤の厚みを例えば20μm以下の
ように薄くして検討すると、以下のことが見出された。
程で、エポキシ樹脂の硬化反応は大幅に進行し、接着工
程時には接着剤は殆ど流動性を持たず、極めて接着強度
の小さい接着しか行えないことがみられた。
は、紫外線透過型部材への適用は有効であるが、逆に紫
外線を透過しない部材を接着する場合は良好な接着を実
現できない場合があることが分かった。
であり、紫外線硬化型カチオン重合開始剤とエポキシ樹
脂とを含有する接着剤を適用し、保存安定性に優れ、且
つ、硬化後に高いインク耐性と耐熱性を実現でき、更に
は低い接合温度にてインク吐出口と基板の電気熱変換素
子が高精度に位置合わせされたインクジェットヘッドの
製造方法を提供することを目的としている。
成によって前記課題を解決できたものである。すなわ
ち、少なくともインクを吐出する吐出口を有する部材
と、少なくともインクを吐出するためのエネルギーを発
生するエネルギー発生素子を有する基板とを液状接着剤
により接合するインクジェットヘッドの製造方法におい
て、前記液状接着剤が、少なくとも紫外線硬化型カチオ
ン性重合開始剤とエポキシ樹脂とを含有し、前記部材、
または前記基板に前記液状接着剤を塗布する工程と、前
記液状接着剤に紫外線を照射して前記紫外線硬化型カチ
オン性重合開始剤を活性化する工程と、加熱工程を経ず
に前記部材と前記基板とを位置合わせする工程と、前記
部材と前記基板とが位置合わせされた状態で加熱して前
記活性化された液状接着剤を硬化する工程と、を有する
ことを特徴とする。
であることを特徴とする。
始剤は芳香族オニウム塩であることを特徴とする。
有することを特徴とする。
とする材料により構成されていることを特徴とする。
の光であることを特徴とする。
方は380nm以下の波長の光に不透明な材料からなる
ことを特徴とする。
口を有する部材と、少なくともインクを吐出するための
エネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板
とを固体状接着剤により接合するインクジェットヘッド
の製造方法において、前記固体状接着剤が、少なくとも
紫外線硬化型カチオン性重合開始剤とエポキシ樹脂とを
含有し、前記部材、または前記基板に接着剤を塗布する
工程と、前記固体状接着剤に紫外線を照射して前記紫外
線硬化型カチオン性重合開始剤を活性化する工程と、加
熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置合わせする
工程と、前記部材と前記基板とが位置合わせされた状態
で前記活性化された固体状接着剤を加熱することによ
り、固体状接着剤を溶融させつつ、硬化する工程と、を
有することを特徴とする。
融点が50℃以上120℃以下であることを特徴とす
る。
も接着剤層を有する複合構造体を形成し、該複合構造体
に対してレーザ加工を施して、1つ以上の吐出口と、イ
ンク流路や液室と、を形成した後、電気熱変換素子を形
成した基板と接合するインクジェットヘッドの製造方法
において、少なくとも紫外線硬化型カチオン重合開始剤
とエポキシ樹脂とを含有する前記接着剤層が高分子フィ
ルム材料に積層される工程と、前記接着剤層が積層され
た前記高分子フィルム材料にレーザ照射して1つ以上の
吐出口を形成する工程と、前記接着剤に紫外線を照射し
て前記紫外線硬化型カチオン性重合開始剤を活性化する
工程と、加熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置
合わせする工程と、前記部材と前記基板とが位置合わせ
された状態で加熱して前記活性化された接着剤を硬化す
る工程と、を有することを特徴とする。
口を有する部材と、少なくともインクを吐出するための
エネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板
とを接着剤により接合するインクジェットヘッドの製造
方法において、少なくとも紫外線硬化型カチオン性重合
開始剤とエポキシ樹脂とを含有した前記接着剤のドライ
フィルムを作成する工程と、前記部材、または前記基板
に前記接着剤を転写する工程と、前記接着剤に紫外線を
照射して前記紫外線硬化型カチオン性重合開始剤を活性
化する工程と、加熱工程を経ずに前記部材と前記基板と
を位置合わせする工程と、前記部材と前記基板とが位置
合わせされた状態で加熱して前記活性化された接着剤を
硬化する工程と、を有することを特徴とする。
法により製造されたインクジェットヘッドであることを
特徴とする。
細に説明する。
シ樹脂と紫外線硬化型カチオン重合開始剤とから成り、
また接着力の向上、熱流動特性の制御等の諸特性を達成
するため、バインダ、充填剤、カップリング剤、難燃
剤、可撓性付与剤、硬化促進剤等の通常知られているエ
ポキシ樹脂組成物の配合を適宜用いることができる。
エポキシ環を有するエポキシ樹脂であれば何れのエポキ
シ樹脂を用いても構わない。一般的にはフェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等を挙げるこ
とができる。
えば、大日本インキ株式会社より上市される商品名:エ
ピクロン830、835、840,850、エピコート
828等を挙げることができる。
スフェノールA型ノボラックエポキシ樹脂としては、E
pon SU−8(シェルケミカル社製)のような多官
能ビスフェノールノボラックエポキシやビスフェノール
A型エポキシ樹脂としては、エピコート1001、10
07、1010等(分子量900〜5500)(油化シ
ェルエポキシ社製)から適宜選択することができる。ま
た、好適には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビス
フェノールA型ノボラックエポキシ樹脂、ノボラック型
エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂の内、
融点が50℃以上120℃以下であればさらに好まし
い。ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、油化シ
ェルエポキシ社より上市される商品名:エピコート10
01,1002,1003,1004,1004AF,
1003F,1004F、ビスフェノールA型ノボラッ
クエポキシ樹脂としては、同社より上市される157S
70,157H70,オルソクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂としては同社より上市される180S65,
180H65等を用いることができる。
て適用することも可能である。エポキシ樹脂は通常、比
較的分子量が低い樹脂であり、一旦溶融すると急激に粘
度が低下するが、複数種のエポキシ樹脂を混合して用い
ると粘度の急激な変化を防止できる。
は、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳
香族スルフォニウム塩、芳香族セレニウム塩なども挙げ
られる。好適な例として、芳香族スルフォニウム塩が挙
げられる。
を調整するために用いることができ、フェノキシ樹脂、
高分子エポキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリサル
フォン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポ
リイミド、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリシロ
キサン、ポリエーテルイミド、ポリビニル、エポキシア
クリレート、熱可塑性エラストマー、酸未端ニトリルゴ
ム、ダイマー酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。
これらは、エポキシ樹脂の相溶性や耐インク性を考慮し
て決定される。
加は、接着剤の溶融粘度を制御すること、架橋密度を適
正化して強靭な接着性を実現する観点より、5〜30w
t%程度添加することが好ましい。
はシランカップリング剤を添加してもかまわない。シラ
ンカップリング剤としては、β−(3,4−エポキシシ
クロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ―グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシ
プロピルメチルジメトキシシラン、γ―グリシドキシプ
ロピルメチルジエトキシシラン、γ―イソシアネートプ
ロピルトリエトキシシラン、γ―イソシアネートプロピ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリメトキシシラン、γ―メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、γ―メタクリロキシプロピルトリ
エトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン等が挙げられる。しかしながら、シランカップリ
ング剤として汎用的なアミノ系シランカップリング剤
は、光硬化反応に寄与するカチオンをトラップしてしま
うため、本発明に適用することは好適ではない。
れば、そのままスクリーン印刷、フレキソ印刷等の手段
で塗布するか、あるいはスタンプ法等の転写により接着
する一方の部材上に塗布、形成することができる。ま
た、常温で固体状であれば、汎用的な溶剤に溶解して塗
布すること、熱転写法やホットメルト法で塗布すること
ができる。最も好適には、汎用的溶剤に溶解し、ポリエ
チレンテレフタレートフィルム等のフィルムに塗布した
ドライフィルムを形成し、該フィルムを用いて接合部材
上に熱転写法にて塗布することが好ましい。
は、保存安定性に優れ、長尺にて多重に塗布して作製し
た高分子フィルム材料を長期に亘って保管しても特性劣
化が起こらないことが確認された。
説明するが、本発明は実施例に限定されるものではな
い。
造方法を図12〜図21を用いて説明する。
ート1001(油化シェルエポキシ社製,商品名)80
部、可撓性付与剤として、フェノキシ樹脂のPKHJ
(ユニオンカーバイド社製,商品名)20部、シランカ
ップリング剤(A187、日本ユニカー社製,商品名)
5部、紫外線硬化型カチオン重合開始剤(SP170、
旭電化社製,商品名)1部をシクロヘキサノンに30W
wt%の固形分濃度で混合溶解し、接着剤層23aの塗
布液を作製した。
膜厚25μm、幅180mm、長さ200mのユーピレ
ックス(宇部興産社製,商品名)にマイクログラビアロ
ール法を用いて下記塗膜を形成した。先ず、撥水膜とし
てCTX(旭硝子社製,商品名)の10wt%溶液(溶
剤はCT solv180)を#250のグラビアロー
ルにて塗布し、150℃の乾燥炉にて乾燥した。該塗布
フィルムは、塗布面にポリプロピレン(トレファン:東
レ社製,商品名)25μm厚を介在させて巻き取った。
次いでこの皮膜上に保護層24として前記PVA保護膜
を#250メッシュのロールを用いて塗布、乾燥して巻
き取った。
塗布液を#200のグラビアロールにて塗布して接着剤
層23aと成し(図12)、次いで前記PVA保護膜を
同様にして塗布して保護層24と成した(図13)。さ
らに、この塗布面もポリプロピレンフィルムにて保護し
た。これら各塗膜の厚さは、CTX膜は0.2μm、保
護層24は0.5μm、接着剤層23aは1.5μmで
あった。塗布後に前記塗布フィルムを幅25mmに切断
し、搬送用のスプロケットホールを形成した。
3J/cmの照射エネルギーとなるように調整した波長
λ=248nmのKrFエキシマレーザ光により加工を
行った。この加工は、インク流路部26の加工を行い、
次いでインク吐出口21の加工をマスク交換しつつ順次
実施した。(図14) 次いで、保護層24を水洗にて除去、乾燥し、(図1
5)高圧水銀灯による紫外線を1J/cm2接着剤層2
3a側より照射して紫外線硬化型カチオン性重合開始剤
を活性化した後、前記ノズル構造体20を電気熱変換素
子を形成した基板10に位置合わせし、100℃、10
kgf/cm2、3秒で加熱して接合した。そのまま接
合体を吐出口21と電気熱変換素子の位置ずれが生じな
いように、10kgf/cm2の荷重を付与しつつ15
0℃にて1時間の本硬化を行って(図16)、図17に
示す吐出エレメントTを製造した。この接合体の高分子
フィルム材料22と基板10との接着力を、公知のT−
peelテストにより評価したところ、200gと充分
な強度であり、またインク浸漬にて60℃1ケ月の保存
評価を行っても剥がれることはなかった。またこの吐出
エレメントTにインクタンク、TABテープによる実装
を施し、インク吐出評価を行ったところ、良好な印字結
果が得られた。
る。
ノマーあるいはオリゴマーと光重合開始材が少なくとも
含有され、紫外線照射によって光重合開始材が活性化さ
れ、これが触媒となって反応性モノマー等の反応基が反
応して硬化する2段階硬化反応である。通常の紫外線硬
化型接着剤は室温等で使用される為、紫外線の照射によ
る光開始剤の活性化とモノマーの反応が同時に進行し硬
化する。しかしながら、本発明の紫外線硬化型カチオン
性重合開始材は紫外線照射による活性化は極めて早い
が、低温での触媒活性が低く、室温付近でのモノマーと
の反応速度が低い為、温度を付与しないと硬化反応が十
分進行しない特性がある。本発明はその特性を利用した
ものであり、活性化とは紫外線照射によりカチオン性重
合開始剤をモノマーと反応しうる状態にすることと定義
する。
記エピコート1001を80部、可撓性付与剤としてフ
ェノキシ樹脂を20部、シランカップリング剤(A18
7、日本ユニカー社製,商品名)5部、紫外線硬化型カ
チオン重合開始剤としてジフェニルヨードニウムへキサ
フルオロアンチモネート(緑化学試薬)1部を混合し、
シクロヘキサノンに30wt%の濃度で溶解し、接着剤
層23aの塗布液を作製した。この塗布液を25μmの
ポリイミドフィルム上(ユーピレックス、商品名,宇部
興産社製)に塗布し、厚さ2μmの接着剤層23aを形
成した(図12)後、厚さ0.5μmの保護層24を形
成し(図13)、ノズル構造体20を得た。ノズル構造
体20に、加工面上で1.3J/cm2の照射エネルギ
ーとなるように調整した波長λ=248nmのKrFエ
キシマレーザ光により加工を行った(図14)。
紫外線を1J/cm2照射した後、前記ノズル構造体2
0を、基板10に位置合わせし、150℃、10kgf
/cm2、20秒で加熱して接合し(図16)、図17
と同様の吐出エレメントTを製造したところ、ノズル詰
まりは観察されなかった。
価したところ、160gと充分な強度を示した。さら
に、インク吐出評価を行ったところ、良好な印字結果が
得られた。
樹脂(エピコート1001、油化シェルエポキシ社製)
100重量部、紫外線硬化型カチオン重合開始剤(SP
−170、旭電化工業社製)1重量部をシクロヘキサノ
ンに溶解し、感光性樹脂組成物溶液Aを得た。該感光性
樹脂組成物溶液Aをポリイミド樹脂フィルム(ユーピレ
ックス、宇部興産製)上に塗工せしめ、膜厚3μmのド
ライフィルムAを作成した。
に利用される発熱抵抗体5がSi上に半導体プロセスに
て複数配置されているとともに、液流路11が形成され
ている。接着剤の転写後から接合までの工程の模式図を
図18に示す。
転写法にて、接着剤23aとして感光性樹脂組成物Aを
選択的に転写した(図18(a))。
布する被転写物とドライフィルムを圧着しつつ熱を付与
した後、ドライフィルムを構成するベースフィルムを剥
離して接着剤層のみ被転写物に転写塗布する方式であ
る。熱転写法は、常温にて固体状の接着剤が熱により溶
融し、被転写物との接着力が発現し、次いで冷却後にベ
ースフィルムを剥離すると、接着剤がベースフィルムよ
り剥ぎ取られ被転写物上に塗布される原理を用いてい
る。被転写物に凸凹がある場合、凹部はドライフィルム
に接触しない為、転写せず、凸部のみに接着剤を転写で
きる。転写時には接着剤に紫外線が照射されていないの
で、これら熱を付与しても接着剤には全く化学的な反応
は起こらない。
圧水銀灯により365nmの紫外光を1J/cm^2照
射し、硬化剤を活性化させた(図18(b))。尚、3
65nmの紫外光はウシオ電機社製照度計にて365n
mのセンサーにより測定した値であり、該波長以外の光
も照射されている。このままでは、反応は完結せず接着
力も発現しない。続いて、天板部材2を位置合わせし
(図18(c))、該ワークを120℃のホットプレス
装置にて加熱、加圧し(図18(d))、反応を完結さ
せて、ヒーター基板1と天板部材2を接合せしめチップ
ユニットを得た。該チップユニットにオリフィスプレー
ト4を接合し、図9のインクジェットヘッドを作成し
た。該ヘッドをpH12のインクに浸漬し、3ヶ月放置
後に吐出特性評価および印字評価を行ったところ、良好
な特性を示した。
樹脂(エピコート828、油化シェルエポキシ社製)1
00重量部、紫外線硬化型カチオン重合開始剤(SP−
170、旭電化工業社製)1重量部、シランカップリン
グ剤(γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)
(A−187、日本ユニカー製)5重量部をシクロヘキ
サノンに溶解し、感光性樹脂組成物溶液Bを得た。
脂フィルム(ユーピレックス、宇部興産製)上に塗工せ
しめ、膜厚3μmのドライフィルムBを作成した。
に利用される発熱抵抗体5がSi上に半導体プロセスに
て複数配置されているとともに、液流路が形成されてい
る。該液流路上に前記ドライフィルムBを熱転写法に
て、感光性樹脂組成物Bを選択的に転写した。
光を1J/cm^2照射し、硬化剤を活性化させた。こ
のままでは、反応は完結せず接着力も発現しない。続い
て、天板部材2を位置合わせし、実施例3と同様に12
0℃にて加熱し反応を完結させて、ヒーター基板1と天
板部材2を接合せしめチップユニットを得た。該チップ
ユニットにオリフィスプレート4を接合し、図10のイ
ンクジェットヘッドを作成した。pH12のインクに浸
漬し、3ヶ月放置後に吐出特性評価および印字評価を行
ったところ、良好な特性を示した。
樹脂(エピコート827、油化シェルエポキシ社製)1
00重量部、熱重合開始剤(CP−77、旭電化工業社
製)1重量部、シランカップリング剤(γ―グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン)(A−187、日本ユ
ニカー製)5重量部をシクロヘキサノンに溶解し、感光
性樹脂組成物溶液Cを得た。
脂フィルム(ユーピレックス、宇部興産製)上に塗工せ
しめ、膜厚3μmの感光性樹脂組成物Cを形成した。
に利用される発熱抵抗体5がSi上に半導体プロセスに
て複数配置されているとともに、液流路が形成されてい
る。該液流路上に前記感光性樹脂組成物Cを転写せし
め、感光性樹脂組成物Cを選択的に転写した。
1時間加熱し反応を完結させた。
合せしめチップユニットを得た。該チップユニットにオ
リフィスプレート4を接合し、図9記載のインクジェッ
トヘッドを作成した。液流路つまりによる不吐が発生
し、良好な印字は得られなかった。
シ樹脂(エピコート827、油化シェルエポキシ社製)
94部、SP−170(旭電化工業社)1部、A−18
7(日本ユニカー社)5部を混合し、図19に示す構造
のインクタンク160に塗布した。本構成ではヒーター
ボード161をインクタンクに接着する個所、及びイン
ク吐出口163が設けられたオリフィスプレート162
をヒーターボードに接着する個所に接着剤を適用するこ
とが可能である。ヒーターボードをインクタンクに接着
する構成は、Hewlett−packard Jou
rnal february1994 P48に開示さ
れている。
高圧水銀灯にて50mJ/cm2の紫外線を照射せしめ
た。照射直後(5秒以内)に該接着剤上にヒーターボー
ドをアライメントして圧着せしめ、ワークを70℃に加
熱して接着剤を硬化せしめた。該ワークを実施例4と同
様のインクに60℃にて3ヶ月浸漬したが、接着剤の剥
離は起こらなかった。
直接ヒーターボードを接着する為、紫外線カチオン重合
型接着剤を適用すれば、安価な耐熱性の低いプラスチッ
クをインクタンクに適用することが可能となり、また硬
化時間も短縮することができる。また低温で硬化せしめ
た場合は、温度上昇による位置ズレを極めて低く抑える
ことができる。
速且つ高精度にてヒーターボードをマウントする例を図
20(a)〜(e)に記載する。
は熱転写方式を用いた為、基準プレート150には50
μmの凸部151を形成した。またプレート中心にはイ
ンク供給のための貫通孔が形成されている。図20
(b)は接着剤を転写する工程を示す。ドライフィルム
はベースフィルム154に接着剤153が20μmの厚
さにて塗布されている。基準プレートに接着剤を圧着
し、加熱したローラー152を通過せしめることで接着
剤を基準プレートに塗布した。図20(c)は接着剤を
塗布したプレートの態様を示す。図20(d)は紫外線
を照射し、接着剤中の光開始材を活性化せしめる工程を
示す。本構成はパターン化された接着剤塗布が基準プレ
ートの形状(凸部を設ける)にて実現されている為、マ
スク等を用いずに一括の全面照射で構わない。図20
(e)は該接着剤層とヒーターボードを位置合わせして
加圧、加熱することで接合した態様を示す。
ナ製基準プレートに、実施例1で作製したドライフィル
ムを用いて接着剤を転写、塗布した。尚、接着剤の塗布
個所は予め50μm凸形状としておき、選択的に接着剤
が塗布できる構造としてある。次いで、紫外線の照射を
行い、ヒーターボードを該基板上にマウントした。マウ
ントヘッドはパルスヒート加熱できる構造となってお
り、位置決めを行った後に100℃にて5秒間の加熱を
行い強固にヒーターボードを接着した。
試験を行ったが、接着剤の剥離は起こらなかった。
キシ樹脂 エピコート1003 60部、巴工業性フェ
ノキシ樹脂を34部、SP−170を1部、A−187
を5部を100部のシクロヘキサノンに溶解し、ロール
コーターにて厚さ50μmのポリイミドフィルム上に1
0μmの厚さで塗布した。ポリイミドフィルムは宇部興
産社製のユーピレックスを用いた。
てインク流路及びインク吐出口を形成した。
置決めし、次いで120℃にて加熱、加圧してフィルム
とヒーターボードを接着した。本サンプルもインク浸漬
の結果剥離は起こらず、またレーザー加工にて形成した
インク流路等の微細構造も若干の変形だけで接着でき
た。
性重合開始剤とエポキシ樹脂とを含有する常温にて固体
状の接着剤を用いて接着する場合の実施例を示す。
キシ樹脂と、紫外線硬化型カチオン重合開始剤(SP−
170、旭電化工業社製)、シランカップリング剤とし
て日本ユニカー社A−187を用いて3J/cm2の紫
外線照射後に熱を付与せしめ、温度と硬化時間の関係を
示す図である。
t%、シランカップリング剤は5wt%添加した。尚、
硬化の有無はメチルイソブチルケトンに浸漬してゲル化
の有無で判断した。図14にて、液状のエポキシ樹脂エ
ピコート828を用いた場合、紫外線照射後室温にて3
0分程度で硬化したが、融点が65℃のエピコート10
01番を用いると3時間、融点が85℃のEPON−S
U−8(米国シェルケミカル社製)、融点が127℃の
エピコート1007番では殆ど反応しないことが判明し
た。
ることにより、室温での反応性が抑えられ、作業性が良
いことが分かる。
ート1001、油化シェル社製)100重量部、紫外線
硬化型カチオン重合開始剤(SP−170、旭電化工業
社製)1重量部をシクロヘキサノンに溶解し、感光性樹
脂組成物溶液Aを得た。
脂フィルム(ユーピレックス、宇部興産製)上に塗工せ
しめ、膜厚3μmのドライフィルムDを作成した。
に利用される発熱抵抗体5がSi上に半導体プロセスに
て複数配置されているとともに、液流路が形成されてい
る。該液流路上に前記ドライフィルムDを熱転写法に
て、感光性樹脂組成物Dを選択的に転写した。この時の
転写温度は120℃であった。
光を1J/cm^2照射し、硬化剤を活性化させた。こ
のままでは、反応は完結せず接着力も発現しない。続い
て、主材料としてSiにより構成される天板部材2を位
置合わせし100℃にて5分間加熱し反応を完結させ
て、ヒーター基板1と天板部材2を接合せしめチップユ
ニットを得た。該チップユニットにオリフィスプレート
4を接合し、図17記載のインクジェットヘッドを作成
した。pH12のインクに浸漬し、3ヶ月放置後に吐出
特性評価および印字評価を行ったところ、良好な特性を
示した。
ルA型エポキシ樹脂(エピコート1001、油化シェル
社製)100重量部、紫外線硬化型カチオン重合開始剤
(SP−170、旭電化工業社製)1重量部、シランカ
ップリング剤(γ―グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン)(A−187、日本ユニカー製)5重量部をシ
クロヘキサノンに溶解し、感光性樹脂組成物溶液Eを得
た。
脂フィルム(ユーピレックス、宇部興産製)上に塗工せ
しめ、膜厚3μmのドライフィルムEを作成した。
に利用される発熱抵抗体5がSi上に半導体プロセスに
て複数配置されているとともに、液流路が形成されてい
る。該液流路上に前記ドライフィルムEを熱転写法に
て、感光性樹脂組成物Bを選択的に転写した。
光を1J/cm^2照射し、硬化剤を活性化させた。こ
のままでは、反応は完結せず接着力も発現しない。続い
て、天板部材2を位置合わせし、100℃にて30秒間
加熱し反応を完結させて、ヒーター基板1と天板部材2
を接合せしめチップユニットを得た。該チップユニット
にオリフィスプレート4を接合し、図17記載のインク
ジェットヘッドを作成した。pH12のインクに浸漬
し、3ヶ月放置後に吐出特性評価および印字評価を行っ
たところ、良好な特性を示した。
樹脂(エピコート1007、融点127℃、油化シェル
社製)100重量部、熱重合開始剤(CP−77、旭電
化工業社製)1重量部、シランカップリング剤(γ―グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン)(A−18
7、日本ユニカー製)5重量部をシクロヘキサノンに溶
解し、感光性樹脂組成物溶液Fを得た。
脂フィルム(ユーピレックス、宇部興産製)上に塗工せ
しめ、膜厚3μmの感光性樹脂組成物Fを形成した。
に利用される発熱抵抗体5がSi上に半導体プロセスに
て複数配置されているとともに、液流路が形成されてい
る。該液流路上に前記感光性樹脂組成物Fを転写温度1
60℃にて転写せしめ、感光性樹脂組成物Fを選択的に
転写した。
め、天板部材2を位置合わせした後、150℃にて30
分間加熱したところ、接着剤が十分流動しないまま硬化
し、良好な接着強度を得ることはできなかった。
キシ樹脂は、紫外線照射により紫外線硬化型カチオン性
重合開始剤が活性化されてエポキシの開環重合を進行せ
しめるが、エポキシ樹脂として常温で固体状、好ましく
は、融点が50℃以上のエポキシ樹脂を使用すれば、活
性化した紫外線硬化型カチオン性重合開始剤の拡散が抑
えられ、熱を付与するまでの重合反応を抑えることがで
きる。従って、2つの部材を圧着し、熱を付与せしめれ
ば、該接着剤が流動して触媒が拡散する過程と、触媒が
エポキシを開環重合せしめる過程が瞬時に起こり、高速
に接着剤を硬化せしめることが可能である。
ることが可能である。接着に際しては、2部材の接合を
行った後に接着剤の融点以上に加熱すれば、接着剤が溶
融して硬化し、接着が完了する。しかしながら、融点が
120℃以上のエポキシ樹脂を用いた場合、接合後に融
点以上の熱を付与しても、該温度での硬化反応が極めて
早く、流動しないため、十分な接着力を実現できない場
合がある。
ポキシ樹脂の融点を50℃以上、120℃以下とするこ
とにより、活性化した紫外線硬化型カチオン性重合開始
剤の拡散が抑制され、常温では殆ど反応しない。よっ
て、紫外線照射による温度上昇でも反応しないため、高
いパワーの光で短時間に露光することが可能である。ま
た、接合までの時間管理、温度管理も厳密にする必要は
ない。
少なくともエポキシ樹脂と紫外線硬化型カチオン性重合
開始剤を含有する接着剤を適用することにより、保存安
定性が極めて良好で、また耐インク特性、耐熱性が高い
インクジェットヘッドを提供することができる。また本
発明は、接合前に紫外線照射で紫外線硬化型カチオン性
重合開始剤を活性化させた後、接合工程にて熱の付与に
より反応が急激に進行する。よって、インクジェットヘ
ッドの構造の高精細化に伴い、接着剤層の厚みが薄くな
った場合であっても、十分な接着力を得ることができ
る。また、特に吐出口を形成している部材として高分子
フィルムを使用している場合には、短時間での加熱で瞬
時に接合されて動かない状態にしてから本硬化を行って
いるため、位置ズレが起こらず、インク吐出口と基板の
電気熱変換素子が高精度に位置合わせすることができ、
生産性に優れたインクジェットヘッドの製造方法を提供
できる。また、接着剤は熱付与後に瞬時に硬化するた
め、インク流路に過剰にはみ出したりすることも無くな
る。さらに本発明によれば、紫外線を照射は、エポキシ
樹脂と紫外線硬化型カチオン性重合開始剤を主成分とす
る接着剤の活性化のためであって、接合は熱の付与によ
り反応が急激に進行することにより行われることから、
380nm以下の波長に対して不透明な部材同士をも接
合することができる。また、常温で液状の接着剤を用い
た場合には、極めて弱い光にて接着剤の温度が高まらな
いように紫外線照射を行い、その後、短時間で接合する
ことで、紫外線照射後に反応が進行して接着剤の粘度が
変化すること、また、紫外線照射時に受ける熱にて硬化
反応が進行することを防ぐことができる。
キシ樹脂の融点を50℃以上、120℃以下とすること
により、活性化した紫外線硬化型カチオン性重合開始剤
の拡散が抑制され、常温では殆ど反応しない。よって、
紫外線照射時の温度上昇でも反応しないため、高いパワ
ーの光で短時間に露光することが可能であるとともに、
接合までの時間管理、温度管理も厳密にする必要がなく
なる。
溶融粘度を制御し、架橋密度を適正化した場合には、ま
た、前記部材に微細な構造物が形成されていても、接着
剤が流動することなく、高精度に接合することができ
る。その結果、ヒーター基板に形成された流路壁とが良
好な密着性を得るとともに、液流路つまりのない、吐出
性能の安定した信頼性の高いインクジェットヘッドを提
供することができる。
にインクと接する部分の接合に有効であり、サーマルイ
ンクジェットヘッドのみならず、ピエゾインクジェット
にも適用できる。
略図
出エレメントを示す拡大斜視図
ノズル構造体断面図
させたノズル構造体の断面図
ーザ加工を施されたノズル構造体の断面図
体の断面図
合して形成した吐出エレメントの断面図
出エレメントを示す拡大斜視図
部材を有するノズル構造体の断面図
造体断面図
ズル構造体の断面図
加工を施されたノズル構造体の断面図
図
成した吐出エレメントの断面図
ントを示す拡大斜視図
工程図
ンクの断面図
にてヒーターボードをマウントするフローを示す工程図
時間の関係を表す図
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくともインクを吐出する吐出口を有
する部材と、インクを吐出するためのエネルギーを発生
するエネルギー発生素子を有する基板とを液状接着剤に
より接合するインクジェットヘッドの製造方法におい
て、 前記液状接着剤が、少なくとも紫外線硬化型カチオン性
重合開始剤とエポキシ樹脂とを含有し、 前記部材、または前記基板に前記液状接着剤を塗布する
工程と、 前記液状接着剤に紫外線を照射して前記紫外線硬化型カ
チオン性重合開始剤を活性化する工程と、 加熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置合わせす
る工程と、 前記部材と前記基板とが位置合わせされた状態で加熱し
て前記活性化された液状接着剤を硬化する工程と、を有
することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項2】 前記接着剤層の厚みは10μm以下であ
ることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。 - 【請求項3】 前記紫外線硬化型カチオン性重合開始剤
は芳香族オニウム塩であることを特徴とする請求項1に
記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項4】 前記液状接着剤は可撓性付与剤を含有す
ることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。 - 【請求項5】 前記部材と前記基板はSiを主成分とす
る材料により構成されていることを特徴とする請求項1
に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 前記紫外線は380nm以下の波長の光
であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
トヘッドの製造方法。 - 【請求項7】 前記部材と前記基板の少なくとも一方は
380nm以下の波長の光に不透明な材料からなること
を特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの
製造方法。 - 【請求項8】 少なくともインクを吐出する吐出口を有
する部材と、インクを吐出するためのエネルギーを発生
するエネルギー発生素子を有する基板とを固体状接着剤
により接合するインクジェットヘッドの製造方法におい
て、 前記固体状接着剤が、少なくとも紫外線硬化型カチオン
性重合開始剤とエポキシ樹脂とを含有し、 前記部材、または前記基板に接着剤を塗布する工程と、 前記固体状接着剤に紫外線を照射して前記紫外線硬化型
カチオン性重合開始剤を活性化する工程と、 加熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置合わせす
る工程と、 前記部材と前記基板とが位置合わせされた状態で前記活
性化された固体状接着剤を加熱することにより、固体状
接着剤を溶融させつつ、硬化する工程と、を有すること
を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項9】 前記固体状接着剤のエポキシ樹脂は融点
が50℃以上120℃以下であることを特徴とする請求
項8に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項10】 高分子フィルム材料に少なくとも接着
剤層を有する複合構造体を形成し、該複合構造体に対し
てレーザ加工を施して、1つ以上の吐出口と、インク流
路や液室と、を形成した後、電気熱変換素子を形成した
基板と接合するインクジェットヘッドの製造方法におい
て、 少なくとも紫外線硬化型カチオン重合開始剤とエポキシ
樹脂とを含有する前記接着剤層が高分子フィルム材料に
積層される工程と、 前記接着剤層が積層された前記高分子フィルム材料にレ
ーザ照射して1つ以上の吐出口を形成する工程と、 前記接着剤に紫外線を照射して前記紫外線硬化型カチオ
ン性重合開始剤を活性化する工程と、 加熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置合わせす
る工程と、 前記部材と前記基板とが位置合わせされた状態で加熱し
て前記活性化された接着剤を硬化する工程と、を有する
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項11】 前記レーザーによる加工はインク流路
と液室も形成することを特徴とする請求項10に記載の
インクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項12】 少なくともインクを吐出する吐出口を
有する部材と、インクを吐出するためのエネルギーを発
生するエネルギー発生素子を有する基板とを接着剤によ
り接合するインクジェットヘッドの製造方法において、 少なくとも紫外線硬化型カチオン性重合開始剤とエポキ
シ樹脂とを含有した前記接着剤のドライフィルムを作成
する工程と、 前記部材、または前記基板に前記接着剤を転写する工程
と、 前記接着剤に紫外線を照射して前記紫外線硬化型カチオ
ン性重合開始剤を活性化する工程と、 加熱工程を経ずに前記部材と前記基板とを位置合わせす
る工程と、 前記部材と前記基板とが位置合わせされた状態で加熱し
て前記活性化された接着剤を硬化する工程と、を有する
ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項13】 インクジェットヘッドの製造方法によ
り製造されたことを特徴とする請求項1に記載のインク
ジェットヘッド。
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