JP2005153510A - Ink jet head and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインクを吐出するインクジェットヘッドに係り、特に特殊な接着剤でノズルプレートがチャネル基板に接着されたインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an inkjet head that ejects ink, and more particularly to an inkjet head in which a nozzle plate is bonded to a channel substrate with a special adhesive and a method for manufacturing the inkjet head.
シェヤーモードタイプのインクジェットヘッドは、分極した圧電素子にインクチャネル（インク用流路）を形成したチャネル基板を備えており、圧電素子を変形させてインクチャネル中のインクを滴としてノズル孔から吐出し、紙やフィルムなどの記録媒体に画像を記録するようになっている。 A shear mode type inkjet head includes a channel substrate in which an ink channel (ink channel) is formed on a polarized piezoelectric element, and the piezoelectric element is deformed to eject ink in the ink channel as a droplet from a nozzle hole. However, an image is recorded on a recording medium such as paper or film.
上記インクジェットヘッドの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の第１の実施形態におけるインクジェットヘッド（１０）では、インクチャネルとしての複数の溝（２）に金属製薄膜の電極（４）を製膜した圧電性の基板（１）を備え、基板の前面（１ａ）と各溝の内面とにポリパラキシリレン（パリレン（登録商標））膜（６）が製膜され、ポリパラキシリレン膜に親液化処理が施され、ポリパラキシリレン膜を介して基板の前面に接着剤でノズルプレートが接着されており、ポリパラキシリレン膜の親液化処理により基板とノズルプレートとの接着強度を堅牢に維持している（段落番号００３０〜００３８参照）。
An example of the ink jet head is disclosed in
一方、特許文献１の第２の実施形態におけるインクジェットヘッド（２０）では、インクチャネルとしての複数の溝（１２）に金属製薄膜の電極（１４）を成膜した圧電性の基板（１１）を備え、基板の前面（１１ａ）に接着剤でノズルプレート（１７）が接着され、各溝にポリパラキシリレン膜（１６）が製膜され、ポリパラキシリレン膜に親液化処理が施されている（段落番号００４０〜００５０参照）。
しかしながら特許文献１の第１の実施形態におけるインクジェットヘッドにおいては、親液化処理が施されたポリパラキシリレン膜上に接着剤を塗布してノズルプレートを基板に接着しても、インクとして溶媒（溶剤）を含むインクを使用するとポリパラキシリレン膜は膨潤・溶解しやすいため、ポリパラキシリレン膜がインク中の溶媒により膨潤・溶解して基板とノズルプレートとの接着強度が低下し、基板からノズルプレートが剥離する可能性がある。このような現象はインク中の溶媒が水以外の溶媒である場合に起こりやすい。
However, in the ink jet head according to the first embodiment of
これに対して、特許文献１の第２の実施形態におけるインクジェットヘッドでは、基板の前面にポリパラキシリレン膜を製膜せずに接着剤でノズルプレートを接着するため、ポリパラキシリレン膜の膨潤・溶解によるノズルプレートの剥離は起こらない。しかしながら、ポリパラキシリレン膜の製膜工程中において、ノズルプレートのノズル孔にポリパラキシリレン膜が製膜されるため、ノズル孔でインクが詰まってインクの吐出不良を招く可能性がある。
On the other hand, in the inkjet head according to the second embodiment of
さらにノズルプレートの近傍に配置された電極の端部にはポリパラキシリレン膜の製膜が十分におこなわれない可能性があるため、ポリパラキシリレン膜の製膜が不十分な箇所からインク中の溶媒が接着剤を侵食・通過して電極に浸透し、インクジェットヘッドの長期間の使用により電極が腐蝕したりノズルプレートが基板から剥離したりしてインクの吐出不良を招く可能性がある。
本発明の目的は、インクジェットヘッドの長期間の使用においてノズルプレートの剥離や電極の腐蝕などによるインクの吐出不良を防止することである。
Furthermore, since there is a possibility that the polyparaxylylene film is not sufficiently formed on the end of the electrode arranged in the vicinity of the nozzle plate, the ink from the portion where the polyparaxylylene film is insufficiently formed The solvent inside may erode and pass through the adhesive and penetrate the electrode, and the electrode may be corroded or the nozzle plate may be peeled off the substrate due to long-term use of the inkjet head, leading to ink ejection failure. .
An object of the present invention is to prevent ink ejection failure due to peeling of a nozzle plate or corrosion of an electrode during long-term use of an inkjet head.
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、
インクの流路となるインクチャネルに電極膜及びポリパラキシリレン膜が製膜されたチャネル基板を備え、前記チャネル基板の端面にノズルプレートが接着されたインクジェットヘッドにおいて、
前記チャネル基板の端面と前記ノズルプレートとが、前記ポリパラキシリレン膜を介さずにエポキシ系接着剤で接着されていることを特徴としている。
In order to solve the above problem, the invention according to
In an ink jet head comprising a channel substrate on which an electrode film and a polyparaxylylene film are formed on an ink channel serving as an ink flow path, and a nozzle plate adhered to an end surface of the channel substrate.
An end face of the channel substrate and the nozzle plate are bonded with an epoxy adhesive without the polyparaxylylene film interposed therebetween.
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記エポキシ系接着剤は、ガラス転移点が１００℃以上であることを特徴としている。
The invention described in
The inkjet head according to
The epoxy adhesive has a glass transition point of 100 ° C. or higher.
請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記エポキシ系接着剤には硬化剤が添加されていることを特徴としている。
The invention according to claim 3
The inkjet head according to
A curing agent is added to the epoxy adhesive.
請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記硬化剤はイオン重合型であることを特徴としている。
The invention according to claim 4
The inkjet head according to claim 3,
The curing agent is an ion polymerization type.
請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インクは、ＳＰ値が９．５〜１５．０でかつ双極子能率が２．０〜４．５の溶媒を全溶媒に対し３０重量％以上含有していることを特徴としている。
The invention described in claim 5
In the inkjet head according to any one of
The ink is characterized by containing a solvent having an SP value of 9.5 to 15.0 and a dipole efficiency of 2.0 to 4.5 by 30% by weight or more based on the total solvent.
請求項６に記載の発明は、
インクの流路となるインクチャネルが形成されたチャネル基板の端面にノズルプレートが接着されたインクジェットヘッドの製造方法において、
前記インクチャネル上に電極膜を製膜する第１の製膜工程と、
前記第１の製膜工程後に、前記インクチャネルを覆うように前記チャネル基板上にカバー基板を貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程後に、前記電極膜上にポリパラキシリレン膜を製膜する第２の製膜工程と、
前記第２の製膜工程後に、前記第２の製膜工程の処理に伴って前記チャネル基板の端面に製膜された前記ポリパラキシリレン膜を除去する除去工程と、
前記除去工程後に、前記チャネル基板の端面に対しエポキシ系接着剤を塗布して前記ノズルプレートを接着する接着工程と、
を備えることを特徴としている。
The invention described in
In a method for manufacturing an inkjet head in which a nozzle plate is bonded to an end surface of a channel substrate on which an ink channel serving as an ink flow path is formed.
A first film forming step of forming an electrode film on the ink channel;
After the first film forming step, an attaching step of attaching a cover substrate on the channel substrate so as to cover the ink channel;
A second film forming step of forming a polyparaxylylene film on the electrode film after the attaching step;
After the second film forming step, a removal step of removing the polyparaxylylene film formed on the end surface of the channel substrate in accordance with the processing of the second film forming step;
After the removing step, an adhesive step of applying an epoxy adhesive to the end face of the channel substrate and bonding the nozzle plate;
It is characterized by having.
請求項７に記載の発明は、
請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記エポキシ系接着剤は、ガラス転移点が１００℃以上であることを特徴としている。
The invention described in
In the manufacturing method of the ink-jet head according to
The epoxy adhesive has a glass transition point of 100 ° C. or higher.
請求項８に記載の発明は、
請求項６又は７に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記除去工程では、前記チャネル基板の端面に対し酸素プラズマエッチング処理を施して前記ポリパラキシリレン膜を除去することを特徴としている。
The invention according to claim 8 provides:
In the manufacturing method of the ink-jet head according to
In the removing step, an oxygen plasma etching process is performed on the end face of the channel substrate to remove the polyparaxylylene film.
請求項１〜５に記載の発明では、チャネル基板の端面とノズルプレートとがポリパラキシリレン膜を介さずにエポキシ系接着剤で接着されているから、長期間の使用においては、インク中の溶媒がエポキシ系接着剤を侵食・通過しにくい。そのため、電極膜が腐蝕したりノズルプレートがチャネル基板から剥離したりせず、ノズルプレートの剥離や電極膜の腐蝕などによるインクの吐出不良を防止することができる。 In the first to fifth aspects of the present invention, the end face of the channel substrate and the nozzle plate are bonded with an epoxy-based adhesive without passing through the polyparaxylylene film. It is difficult for the solvent to erode and pass through the epoxy adhesive. Therefore, the electrode film is not corroded or the nozzle plate is not peeled off from the channel substrate, and ink ejection failure due to peeling of the nozzle plate or corrosion of the electrode film can be prevented.
請求項６〜８に記載の発明では、除去工程においてチャネル基板の端面に製膜されたポリパラキシリレン膜を除去し、その後の接着工程においてチャネル基板の端面に対しエポキシ系接着剤を塗布してノズルプレートを接着するため、チャネル基板の端面とノズルプレートとがポリパラキシリレン膜を介さずにエポキシ系接着剤で接着されたインクジェットヘッドを製造することができる。当該インクジェットヘッドでは、長期間の使用においてインク中の溶媒がエポキシ系接着剤を侵食・通過しにくく、電極膜が腐蝕したりノズルプレートがチャネル基板から剥離したりせず、ノズルプレートの剥離や電極膜の腐蝕などによるインクの吐出不良を防止することができる。
In the invention described in
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
まず、本発明に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
図１はインクジェットヘッド１００の斜視図であってその一部を破断した図面であり、図２はインクジェットヘッド１００の一部を切断した部分断面図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples.
First, the configuration of the ink jet head according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view of the
図１に示す通り、インクジェットヘッド１００は２枚の基板１ａ，１ｂを互いに接合したチャネル基板１を有している。チャネル基板１には、インクの流路となるインクチャネル１１（溝）と空気の流路となる空気チャネル１２（溝）とが、互いに平行な状態で交互に形成されており、インクチャネル１１と空気チャネル１２とのあいだに各基板１ａ，１ｂから構成された隔壁１３が存している。
As shown in FIG. 1, the
インクチャネル１１及び空気チャネル１２は円盤状の砥石（ダイシングブレード）などの公知の研削機により所定ピッチで形成されており、チャネル高さが５０〜５００μｍであり、アスペクト比（チャネル高さ／チャネル幅）が１〜５である。
The
チャネル基板１を構成する基板１ａ，１ｂは電界を加えると変形する圧電材料から構成されており、分極方向が互いに反対向きとなるように接合されている。各基板１ａ，１ｂを構成する「圧電材料」としては有機材料又は非金属材料が挙げられる。
The
各基板１ａ，１ｂを構成する「有機材料」としては、ポリフッ化ビニリデンなどの有機ポリマーや有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料などが挙げられる。各基板１ａ，１ｂを構成する「非金属材料」としては、成形・焼成などの工程を経て形成される圧電セラミックや成形・焼成などの工程を経ずに形成される材料などが挙げられる。
Examples of the “organic material” constituting each of the
各基板１ａ，１ｂを構成する圧電材料としては上記非金属材料を適用するのが好ましい。圧電セラミックなどの非金属材料は、有機材料に比べると、硬く、変形させて圧力を発生させたときの圧力ロスが少なく、電気・機械変換効率がよいからである。
As the piezoelectric material constituting each of the
上記非金属材料のうち、成形・焼成などの工程を経て形成される圧電セラミックとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（以下「ＰＺＴ」と略す。）を適用するのが好ましいが、ＢａＴｉＯ3，ＺｎＯ，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3などを適用してもよい。「ＰＺＴ」として、第３成分を添加しないＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）を適用してもよいし、第３成分を添加しないＰＺＴを適用してもよい。添加する「第３成分」としては、Ｐｂ（Ｍｇ1/2Ｎｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3，Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3などが挙げられる。 Of the above non-metallic materials, it is preferable to apply, for example, lead zirconate titanate (hereinafter abbreviated as “PZT”) as a piezoelectric ceramic formed through processes such as molding and firing, but BaTiO 3 , ZnO, LiNbO 3 , LiTaO 3 or the like may be applied. As “PZT”, PZT (PbZrO 3 —PbTiO 3 ) to which no third component is added may be applied, or PZT to which no third component is added may be applied. As the “third component” to be added, Pb (Mg 1/2 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Mn 1/3 Sb 2/3 ) O 3 , Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 etc.
一方、上記非金属材料のうち、成形・焼成などの工程を経ずに形成される材料から各基板１ａ，１ｂが構成される場合には、各基板１ａ，１ｂを、例えばゾル−ゲル法，積層基板コーティング法などで形成することができる。
On the other hand, when each board |
なお、各基板１ａ，１ｂは互いに同じ材料から構成されていてもよいし、互いに異なる材料から構成されていてもよい。
Each of the
図１中、チャネル基板１の上部には、インクチャネル１１及び空気チャネル１２を覆うカバー基板２が貼り付けられている。カバー基板２は上記各基板１ａ，１ｂと同じ圧電材料から構成されており、脱分極された状態でチャネル基板１の上部に貼り付けられている。カバー基板２を脱分極することで、カバー基板２そのもののソリ，変形や熱膨張係数の差によるカバー基板２の剥離などが防止されている。
In FIG. 1, a
なお、カバー基板２はチャネル基板１（各基板１ａ，１ｂ）と同じ程度の熱膨張係数を有する非圧電性材料から構成されていてもよい。「非圧電性材料」としては、例えば、成形・焼成などの工程を経て形成されるセラミックや成形・焼成などの工程を経ずに形成される材料などが挙げられ、その他にも有機材料（有機ポリマー）や有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料などが挙げられる。
The
上記非圧電性材料のうち、成形・焼成などの工程を経て形成される「セラミック」としては、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2やそれらの混合物，融合体などが挙げられ、その他にもＺｒＯ2，ＢｅＯ，ＡｌＮ，ＳｉＣなどが挙げられる。 Among the non-piezoelectric materials, “ceramics” formed through processes such as molding and firing include Al 2 O 3 , SiO 2 , a mixture thereof, a fusion body, and the like. In addition, ZrO 2 , Examples include BeO, AlN, and SiC.
図２に示す通り、インクチャネル１１及び空気チャネル１２の各チャネルの側壁及び底壁には、金属製の電極膜６が断面視してＵ字状に製膜されている。各電極膜６には、導通用の配線を介して２枚の両基板１ａ，１ｂを駆動させる駆動回路（図示略）が接続されている。
As shown in FIG. 2, a
なお、インクチャネル１１及び空気チャネル１２は分極方向の異なる２枚の基板１ａ，１ｂからなるため、各電極膜６は２枚の両基板１ａ，１ｂを駆動させるべく、インクチャネル１１及び空気チャネル１２の側壁及び底壁のうち、一方の基板１ａ（又は１ｂ）から他方の基板１ｂ（又は１ａ）にわたるインクチャネル１１及び空気チャネル１２の側壁の全面に製膜されていればよい。
Since the
各電極膜６は公知の蒸着処理，スパッタ処理，めっき処理などにより製膜されており、厚みが０．５〜５μｍとなるように製膜されるのがよい。各電極膜６を構成する金属として、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｌなどを主成分とする金属を挙げることができるが、中でもＡｌ，Ｎｉ，Ｃｕを主成分とする金属を電極膜６の構成金属として適用するのが好ましく、特にＮｉを主成分とする金属を適用するのが好ましい。
Each
電極膜６を製膜する処理のうち、めっき処理で電極膜６を製膜する場合には無電解めっき処理をおこなうのがよい。より均一でかつピンホールフリーの金属皮膜を簡易に形成することができるからである。
Of the processes for forming the
無電解めっき処理で電極膜６を製膜する場合にはめっき金属としてＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｂを使用するのがよく、この場合にはＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｂを単独で使用してもよいし、Ｎｉ−ＰとＮｉ−Ｂとを重層するようにしてその両方の金属を使用してもよい。
When the
めっき金属としてＮｉ−Ｐを使用する場合には、Ｐ含量が高くなると電気抵抗が増大するため、Ｐ含量を１〜数％程度とするのがよい。一方、めっき金属としてＮｉ−Ｂを使用する場合には、Ｎｉ−ＢはＢ含量が通常１％以下であってＮｉ−ＰよりＮｉ含量が多く、電気抵抗が低く、外部配線との接続性が良好であるため、めっき金属として用いるのが適切であるが、比較的高価であるため、Ｎｉ−Ｐと組み合わせて使用するのがよい。 When Ni-P is used as the plating metal, the electrical resistance increases as the P content increases, so the P content is preferably about 1 to several percent. On the other hand, when Ni-B is used as the plating metal, Ni-B usually has a B content of 1% or less, has a higher Ni content than Ni-P, has a lower electrical resistance, and has connectivity with external wiring. Since it is good, it is appropriate to use it as a plating metal, but since it is relatively expensive, it is preferable to use it in combination with Ni-P.
めっき金属としてＮｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂを用いて無電解めっき処理をおこなえば、めっき金属を均一に析出させることが可能であり、その結果、表面が平滑な電極膜６を製膜することができる。
If the electroless plating process is performed using Ni-P or Ni-B as the plating metal, the plating metal can be uniformly deposited, and as a result, the
なお、めっき処理による電極膜６の製膜では、例えば、Ｎｉ−Ｂからなる無電解めっき処理によりめっき膜を形成し、そのめっき膜上に、Ｎｉ−Ｐからなる無電解めっき処理によりめっき膜を形成してもよい。この場合、更にそれぞれめっき金属を異ならせるようにすることもできる。また、無電解めっき処理によりめっき膜を形成し、そのめっき膜上に、金めっきなどの電解めっき処理を施してもよい。
In forming the
電極膜６を製膜する処理では、上記の通り、蒸着処理，スパッタ処理を用いてもよいが、蒸着処理，スパッタ処理で金属皮膜を形成した後に、当該金属皮膜上にめっき処理を施して電極膜６を製膜するようにしてもよい。
In the process for forming the
電極膜６を製膜する処理のうち、蒸着処理で電極膜６を製膜する場合には、図２中の各隔壁１３の上面に保護膜を製膜し、その後各隔壁１３の上面と一定の角度をなす面内に存する蒸着源から電極膜６を構成する金属を蒸着させ、インクチャネル１１及び空気チャネル１２の各側壁の全面に電極膜６を製膜すればよい。電極膜６を構成する金属としては、特に電気的特性，耐腐蝕性，加工性の観点から、Ａｕ，Ａｌ，Ｎｉ−Ｃｒ合金を適用するのが好ましい。
Among the processes for forming the
図２に示す通り、各電極膜６の内壁には、電極膜６の保護膜として機能する絶縁性のポリパラキシリレン膜７（ポリパラキシリレンから構成された膜）が断面視して四角形状に製膜されている。ポリパラキシリレン膜７の膜厚は１．０〜１０μｍとすることが好ましい。ポリパラキシリレン膜７は膜厚が１．０μｍより薄いと十分な絶縁性を維持するのが難しく、また膜厚が１０μｍを超えると膜そのものの剛性により各隔壁１３の動きを規制するからである。ポリパラキシリレン膜７の膜厚のより好ましい範囲は１．０〜５．０μｍであり、特に好ましい範囲は１．０〜３．０μｍである。十分に薄い膜としてポリパラキシリレン膜７をインクチャネル１１内に製膜しても、インクチャネル１１内の有効断面積を減少させることなく、十分なインク吐出感度及びインク吐出特性を得ることができるからである。
As shown in FIG. 2, on the inner wall of each
図１に示す通り、チャネル基板１の前端面１０（図１中手前側に配置されたチャネル基板１の端面）には、インクチャネル１１に対応した位置にインクを吐出するためのノズル孔３１が形成されたノズルプレート３が取り付けられている。詳しくはチャネル基板１の前端面１０には、ノズルプレート３が取り付けられる前にインクチャネル１１及び空気チャネル１２へのポリパラキシリレン膜７の製膜工程でポリパラキシリレン膜が製膜されるが、このポリパラキシリレン膜は公知の研磨処理，レーザ照射処理，酸素プラズマエッチング処理などで除去されており、ノズルプレート３はポリパラキシリレン膜が除去された状態のチャネル基板１の前端面１０に接着剤（図示略）で接着されている。
As shown in FIG. 1, a
ノズルプレート３をチャネル基板１に接着する「接着剤」としては、インク中の溶媒に対する耐溶媒性の観点からエポキシ系接着剤（エポキシ系樹脂から構成された接着剤）を適用するのが好ましく、乾燥した状態での厚みが１〜１０μｍとなるようにノズルプレート３をチャネル基板１に接着するのがよい。ノズルプレート３とチャネル基板１とを接着する「エポキシ系接着剤」はガラス転移点（以下「Ｔｇ」と略す。）が１００℃以上、好ましくは１３０℃以上であるのがよい。
As the “adhesive” for adhering the nozzle plate 3 to the
Ｔｇが１００℃以上のエポキシ系接着剤を用いる理由は、インクを構成する溶媒がある程度接着剤中に浸透するものの接着剤の溶媒への溶解が防止されるため、溶媒中に不純物として含有された水分が電極膜６を広範囲にわたって腐蝕することがないからである。Ｔｇが１３０℃以上のエポキシ系接着剤を用いる理由は、インクを構成する溶媒の接着剤中への浸透がほとんど防止されるため、電極膜６の腐蝕がなく、また圧電材料から構成された各基板１ａ，１ｂの激しい振動による応力が加わってもノズルプレート３がチャネル基板１から剥離することがないと考えられるからである。
The reason for using an epoxy-based adhesive having a Tg of 100 ° C. or higher was that the solvent constituting the ink penetrated into the adhesive to some extent, but the adhesive was prevented from dissolving in the solvent, and thus contained as an impurity in the solvent. This is because moisture does not corrode the
なお、ノズルプレート３をチャネル基板１に接着する「エポキシ系接着剤」には公知の硬化剤が添加されていてもよく、この場合には硬化剤としてイオン重合型の硬化剤を適用するのが好ましい。
A known curing agent may be added to the “epoxy adhesive” for bonding the nozzle plate 3 to the
一方、チャネル基板１の後端面（図１中奥側に配置されたチャネル基板１の端面）には、インクチャネル１１に対応した位置にインクを流入するためのインク流入孔４１が形成されたバックプレート４が取り付けられており、バックプレート４を介してインクを一時的に貯留するインクマニホールド５がチャネル基板１の後側に取り付けられている。
On the other hand, on the rear end surface of the channel substrate 1 (the end surface of the
インクジェットヘッド１００では、インクマニホールド５に貯留されたインクがバックプレート４のインク流入孔４１を通過してインクチャネル１１内に流入し、インクチャネル１１内のインクがノズルプレート３のノズル孔３１を通過してインクジェットヘッド１００の外部に吐出されるようになっている。
In the
インクジェットヘッド１００から吐出される「インク」は、染料，顔料などの色材やそれを溶解させる溶媒（溶剤）などから構成されているもので、その種類は特には限定しないが、ＳＰ（Solubility Parameter）値（（ｃａｌ／ｃｍ）1/2）が９．５〜１５．０でかつ双極子能率が２．０〜４．５である溶媒を全溶媒に対し３０重量％以上含有しているものであることが好ましい。上記特性を有する「溶媒」であれば、ポリパラキシリレン膜７を介さずにチャネル基板１の前端面１０にノズルプレート３を接着した場合でも当該溶媒が電極膜６に浸透することはない。当該溶媒の具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＳＰ値＝１２．１，双極子能率＝３．８６），Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（ＳＰ値＝１１．３，双極子能率＝４．０９），乳酸エチル（ＳＰ値＝１０．０，双極子能率＝２．１４），シクロヘキサノン（ＳＰ値＝９．９，双極子能率＝３．０１），２−ピロリジノン（ＳＰ値＝１４．７，双極子能率＝３．８３）などが挙げられる。
The “ink” ejected from the
次に、インクジェットヘッド１００の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
始めに、インクジェットヘッド１００を構成する部材、すなわち２枚の基板１ａ，１ｂ，カバー基板２，ノズルプレート３，バックプレート４，インクマニホールド５などを準備する。基板１ａ，１ｂを準備したら、分極方向を互いに反対向きとした状態で各基板１ａ，１ｂをエポキシ系接着剤などの接着剤により互いに接合する。各基板１ａ，１ｂの接合に関して、接着剤層の硬化後の厚み（乾燥膜厚）が１〜１００μｍとなるように各基板１ａ，１ｂを接着するのがよい。
First, members constituting the
各基板１ａ，１ｂを接合したら、円盤状の砥石（ダイシングブレード）などの公知の研削機を用いて互いに平行な複数の溝を所定ピッチで形成し、インクチャネル１１及び空気チャネル１２を交互に形成する。本実施形態では、せん断変形量を大きくするために２枚の基板１ａ，１ｂでチャネル基板１を構成したが、このような構成に限定されるものではない。
When the
各基板１ａ，１ｂにインクチャネル１１及び空気チャネル１２を形成したら、公知の蒸着処理，スパッタ処理，めっき処理などでインクチャネル１１及び空気チャネル１２の各チャネルの側壁及び底壁に電極膜６を形成（製膜）する（第１の製膜工程）。
After the
電極膜６を製膜したら、硬化型接着剤（例えばエポキシ系接着剤）などでチャネル基板１の上面（インクチャネル１１及び空気チャネル１２を形成した面）に脱分極した状態のカバー基板２を貼り付ける（貼付工程）。
After the
カバー基板２を貼り付けたら、インクチャネル１１及び空気チャネル１２の各電極膜６上にポリパラキシリレン膜７を製膜する（第２の製膜工程）。本実施形態ではインクチャネル１１及び空気チャネル１２の各チャネルのうち、インクチャネル１１及び空気チャネル１２の両チャネル内にポリパラキシリレン膜７を製膜するが、インクチャネル１１内にのみポリパラキシリレン膜７を製膜するようにしてもよい。
After the
ポリパラキシリレン膜７の製膜処理としては、固体のジパラキシリレンダイマーを蒸着源とする公知のＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition，気相合成法）処理を適用することができる。この処理でポリパラキシリレン膜７を製膜した場合には、ジパラキシリレンダイマーが気化・熱分解して発生したジラジカルパラキシリレンが電極膜６及びカバー基板２の裏面上に吸着して当該電極膜６及びカバー基板２の裏面上で重合反応が起こり、ポリパラキシリレンから構成された皮膜（つまりポリパラキシリレン膜７）が製膜される。
As the film forming process of the
なお、ポリパラキシリレン膜７の表面を酸素プラズマ処理して親水化するのが好ましい。親水化処理済みのポリパラキシリレン膜７を製膜したインクチャネル１１内に気泡が混入した場合に、当該気泡がポリパラキシリレン膜７に付着してこびりついたり、インクチャネル１１内から抜けにくくなったりするなどの問題を解消できるからである。
The surface of the
ここでポリパラキシリレン膜７の製膜工程では、図３上段図に示す通り、電極膜６（及びカバー基板２の裏面）以外にもチャネル基板１の前端面１０にポリパラキシリレン膜７が製膜される。そのため、ポリパラキシリレン膜７の製膜工程を終えたら、前端面１０に製膜されたポリパラキシリレン膜７に対して公知の研磨処理，レーザ照射処理，酸素プラズマエッチング処理などを施し、その処理対象とされた不要なポリパラキシリレン膜７を前端面１０の全面にわたって除去する（図３下段図参照，除去工程）。酸素プラズマエッチング処理でポリパラキシリレン膜７を除去する場合は、前端面１０をプラズマ発生源に向け、親水化処理よりも高出力で又は長時間プラズマ処理するのが好ましい。
Here, in the film forming process of the
ここで、酸素プラズマエッチング処理でポリパラキシリレン膜７をより均一に除去する場合には、図４（ａ）に示すプラズマ処理装置５０を用いて下記の通りおこなうのがよい。
Here, when the
図４（ａ）に示す通り、プラズマ処理装置５０は反応容器５１を有しており、反応容器５１には、反応容器５１の内部に酸素ガスを供給するための供給口５２と、反応容器５１の内部に充満した酸素ガスを排気するための排気口５３とが配されている。排気口５３には真空ポンプが接続されており、供給口５２から反応容器５１の内部に酸素ガスを供給しながら当該真空ポンプを作動させることで、反応容器５１の内部を酸素雰囲気とすることができるようになっている。
As shown in FIG. 4A, the
反応容器５１の内部には、接地されたグランド電極５４と、グランド電極５４に対向した対向電極５５とが配されている。対向電極５５には高周波電源５６が接続され、対向電極５５上には対向電極５５に対し電気的に接続されたヘッドアクチュエータホルダ５７が配されている。図４（ｂ）に示す通り、ヘッドアクチュエータホルダ５７は矩形枠状を呈した金属製のホルダであり、その開口部に対してカバー基板２を貼付したチャネル基板１を装填できるようになっている。
Inside the
具体的に上記プラズマ処理装置５０を用いてポリパラキシリレン膜７をより均一に除去する場合には、カバー基板２を貼付した状態のチャネル基板１をヘッドアクチュエータホルダ５７に装填した状態で（このとき、チャネル基板１の前端面１０をプラズマ発生源としてのグランド電極５４に向ける。）反応容器５１の内部を酸素雰囲気とする。そして、その状態で高周波電源５６からグランド電極５４と対向電極５５との間に電圧を印加してプラズマを発生させ、チャネル基板１の前端面１０に対しプラズマ処理を施す。これにより、前端面１０に製膜されている不要なポリパラキシリレン膜７を除去（エッチング）する。
Specifically, when removing the
不要なポリパラキシリレン膜７を除去したら、Ｔｇが１００℃以上（好ましくは１３０℃以上）のエポキシ系接着剤をチャネル基板１の前端面１０に塗布し、当該前端面１０にノズルプレート３を接着する（接着工程）。接着剤の塗布に関しては塗布厚みを１〜１０μｍとするのがよい。
After the
なお、不要なポリパラキシリレン膜７を除去した時点で、電極膜６の端部（チャネル基板１の前端面１０側の端部）がポリパラキシリレン膜７から露出する可能性はあるが（図３下段図参照）、チャネル基板１の前端面１０にエポキシ系接着剤を塗布してノズルプレート３を接着するため、インクジェットヘッド１００の使用中において電極膜６が端部から腐蝕することはない。
Note that, when the
ノズルプレート３をチャネル基板１の前端面１０に接着したら、これと同様にしてチャネル基板１の後端面にエポキシ系接着剤でバックプレート４を接着し、さらにエポキシ系接着剤でバックプレート４のチャネル基板１の反対側にインクマニホールド５を接着してインクジェットヘッド１００が完成する。
When the nozzle plate 3 is bonded to the
次に、インクジェットヘッド１００の作用について説明する。
チャネル基板１のインクチャネル１１にインクが貯留された状態において、各電極膜６に接続された駆動回路から各電極膜６に制御信号が送信されると、チャネル基板１を構成する各基板１ａ，１ｂが駆動されて変形する。すると、インクチャネル１１中のインクがノズルプレート３のノズル孔３１からインクジェットヘッド１００の外部に吐出される。その後、駆動回路から各電極膜６に別の制御信号が送信されて各基板１ａ，１ｂの変形が解除されると、インクマニホールド５からバックプレート４のインク流入孔４１を通過してインクチャネル１１内にインクが流入する。以後、駆動回路から各電極膜６に制御信号が送信されるごとに、インクジェットヘッド１００では上記の動作が繰り返しおこなわれ、インクマニホールド５内のインクがインクチャネル１１を通過してノズルプレート３のノズル孔３１から吐出される。
Next, the operation of the
When a control signal is transmitted from the drive circuit connected to each
以上の本実施形態では、チャネル基板１の前端面１０とノズルプレート３とがポリパラキシリレン膜７を介さずにＴｇが１００℃以上のエポキシ系接着剤で接着されているから、インクジェットヘッド１００を長期間にわたって使用しても、インク中の溶媒がそのエポキシ系接着剤を侵食・通過しにくい。そのため、電極膜６が腐蝕したりノズルプレート３がチャネル基板１から剥離したりせず、ノズルプレート３の剥離や電極膜６の腐蝕などによるインクの吐出不良を防止することができる。
In the present embodiment described above, the front end face 10 of the
本実施例では、互いに異なる条件のもとで７種のインクジェットヘッドを作製し、各インクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能を耐久性の観点から試験・評価した。各インクジェットヘッドの作製方法や各インクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能の評価は下記（１），（２）に示す通りである。 In this example, seven types of inkjet heads were produced under different conditions, and the solvent ejection performance of each inkjet head was tested and evaluated from the viewpoint of durability. The method for producing each inkjet head and the evaluation of the solvent ejection performance in each inkjet head are as shown in the following (1) and (2).
（１）インクジェットヘッドの作製方法
始めに、厚さ１５０μｍ，厚さ９００μｍの２枚のＰＺＴ板を１５０℃に熱した絶縁油に漬けて、１０ＫＶの直流電圧を掛けて分極を行い、エポキシ系接着剤で２枚のＰＺＴ板を分極方向が反対になるように接着した。
(1) Manufacturing method of ink jet head First, two PZT plates with a thickness of 150 μm and a thickness of 900 μm are immersed in insulating oil heated to 150 ° C., polarized by applying a DC voltage of 10 KV, and epoxy-based bonding Two PZT plates were bonded with an agent so that the polarization directions were opposite.
次いで、ＰＺＴ板の表面に、東京応化工業社製ポジ型フォトレジスト「ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ１００」を、乾燥膜厚５μｍになる様にスピンコートし、１００℃のオーブンに３０分間入れてキュアーした後、ＰＺＴ板の表面からダイヤモンドブレードを使用して、前後方向に伸びる幅７０μｍ、深さ３００μｍのインク流路用のインクチャネルと、前後方向に伸びる幅７０μｍ、深さ３００μｍの空気溝用の空気チャネルを交互に７０μｍ間隔で研削してチャネル基板を形成した後、超音波洗浄して研削屑を取り除き、Ｎｉ−Ｂの無電解めっきを施した。 Next, on the surface of the PZT plate, a positive photoresist “PMER P-LA100” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was spin-coated so as to have a dry film thickness of 5 μm, and cured in an oven at 100 ° C. for 30 minutes. Using a diamond blade from the surface of the PZT plate, an ink channel for an ink channel having a width of 70 μm and a depth of 300 μm extending in the front-rear direction, and an air channel for an air groove having a width of 70 μm and a depth of 300 μm extending in the front-rear direction. After alternately grinding at intervals of 70 μm to form a channel substrate, ultrasonic cleaning was performed to remove grinding debris and Ni-B electroless plating was performed.
無電解めっきでは、最初に、チャネル基板を、５０℃に加熱した（株）ワールドメタル製の脱脂液「ＰＴ−０」（有機酸塩０．４％＋無機アルカリ塩０．２％＋ノニオン活性剤０．５％、ｐＨ＝１）に３０秒間つけて洗浄した。水洗後、（株）ワールドメタル製のエッチング液「ＰＴ−１」（無機酸塩５％＋アンモニヤ系硫酸塩４％、弗素系塩１．５％、ｐＨ＝２）に３０秒間漬け、水洗した後、（株）ワールドメタル製の酸化液「ＰＴ−２」（有機酸塩１５％＋無機塩２％、ｐＨ＝1）に３０秒間漬けた。更に水洗した後、（株）ワールドメタル製の塩化第一錫溶液「ＰＴ−３」（有機酸塩０．４％＋無機酸塩０．８％＋塩化第一錫０．６％＋ＮａＣｌ３．５％、ｐＨ＝ 1）に３０秒間漬け、軽く水洗して、（株）ワールドメタル製の塩化パラジウム溶液「ＰＴ−４」(有機酸塩１％＋無機酸塩３％＋塩化パラジウム０．１％、ｐＨ＝１)に４５秒漬けた。これを水洗後、「ＰＴ−３」と「ＰＴ−４」による処理をもう一度繰り返した。
In electroless plating, first, the channel substrate was heated to 50 ° C. Degreasing solution “PT-0” (organic acid salt 0.4% + inorganic alkali salt 0.2% + nonionic activity) manufactured by World Metal Co., Ltd. The solution was washed with 0.5% agent, pH = 1) for 30 seconds. After washing with water, it was soaked in etching solution “PT-1” manufactured by World Metal Co., Ltd. (inorganic acid salt 5% + ammonia sulfate 4%, fluorine salt 1.5%, pH = 2) for 30 seconds and washed with water. Thereafter, it was immersed in an oxidizing solution “PT-2” (organic acid salt 15% +
次いで、前処理の終ったチャネル基板を、６０℃に加熱した（株）ワールドメタル製のニッケル−ホウ素無電解めっき液「ニボロン７０」に界面活性剤「ＡＰ５５５」を添加した液で、２０分間、垂直方向に２．５ｃｍ／ｓｅｃの速度で揺動させながらめっきし、１．５μｍのめっき金属を形成した。 Next, the channel substrate after the pretreatment was heated to 60 ° C., and a solution obtained by adding a surfactant “AP555” to a nickel-boron electroless plating solution “Niboron 70” manufactured by World Metal Co., Ltd. for 20 minutes. Plating was performed while swinging in the vertical direction at a speed of 2.5 cm / sec to form a 1.5 μm plated metal.
次いで、東京応化工業社製のレジスト剥離液「ＰＳ」にめっき済みのチャネル基板を浸漬して、レジストを取り除き、セラミックス製の試料取り付け板の上に、めっき済みのチャネル基板の前壁を上に向けてワックスでチャネル基板を固定し、これを（株）日本エンギス製のハイプラスラッピング機の回転するラッピングプレート上に載せて、粒径３μｍのダイヤモンドスラリーを噴射しながら、３分間、チャネル基板の前壁を研磨してめっき金属を除去した。 Next, the plated channel substrate is dipped in the resist stripping solution “PS” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., the resist is removed, and the front wall of the plated channel substrate is placed on the ceramic sample mounting plate. The channel substrate is fixed with wax toward the substrate, and this is placed on a rotating wrapping plate of a high plus wrapping machine manufactured by Nippon Engis Co., Ltd. The front wall was polished to remove the plating metal.
引き続き、チャネル基板の後壁と底面に析出しためっき金属を、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザーで、約５０Ｊ／ｃｍ2のエネルギー密度で除去してめっき除去部を形成し、これにより各チャネル部間の電極を分離してヘッド配線とした。 Subsequently, the plating metal deposited on the rear wall and the bottom surface of the channel substrate is removed with a YAG laser having a wavelength of 532 nm at an energy density of about 50 J / cm 2 to form a plating removal portion, whereby an electrode between each channel portion is formed. Was separated into head wiring.
次いで、上記チャネル基板と同一のＰＺＴ板を脱分極してカバー基板を作製した。カバー基板を作製したら、そのカバー基板をチャネル基板に接着し、ＣＶＤ処理によりチャネル基板（インクチャネル及び空気チャネルの壁面を含む。）にポリパラキシリレン膜を製膜した。 Next, the same PZT plate as the channel substrate was depolarized to produce a cover substrate. When the cover substrate was produced, the cover substrate was bonded to the channel substrate, and a polyparaxylylene film was formed on the channel substrate (including the walls of the ink channel and the air channel) by a CVD process.
次いで、チャネル基板の端面（ノズルプレートを取り付ける面）に製膜されたポリパラキシリレン膜を酸素プラズマエッチング処理により除去した。酸素プラズマエッチング処理では、処理用の装置として平行平板型ＲＦプラズマ装置を用い、電源として１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波電源を用い、カソード上にチャネル基板を載置した状態で電源から２００Ｗの電力を供給して放電した。酸素プラズマエッチング処理中、排気速度を調整しながら酸素ガスを５０ｓｃｃｍ導入して圧力を１０Ｐａに制御した。 Next, the polyparaxylylene film formed on the end surface of the channel substrate (surface on which the nozzle plate is attached) was removed by oxygen plasma etching. In the oxygen plasma etching process, a parallel plate type RF plasma apparatus is used as a processing apparatus, an RF high frequency power supply of 13.56 MHz is used as a power supply, and power of 200 W is supplied from the power supply with a channel substrate placed on the cathode. And discharged. During the oxygen plasma etching treatment, the pressure was controlled to 10 Pa by introducing 50 sccm of oxygen gas while adjusting the exhaust speed.
このような処理条件において、ポリパラキシリレン膜のエッチングレートは０．３μｍ／ｍｉｎであり、ポリパラキシリレン膜の膜厚に応じて処理時間を調整した。例えば膜厚２μｍのポリパラキシリレン膜を除去するのに、ある程度の余裕をみて酸素プラズマエッチング処理を１０分間おこなった。酸素プラズマエッチング処理中においてチャネル内に製膜されたポリパラキシリレン膜はほとんどエッチングされず、チャネル内のポリパラキシリレン膜を特に保護する必要はなかった。また酸素プラズマエッチング処理を施したチャネル基板の端部でＰＺＴ板が露出したとしても、ノズルプレートをチャネル基板の端面に接着する際にＰＺＴ板の露出部が接着剤で覆われるため、ＰＺＴ板が腐食することはない。 Under such processing conditions, the etching rate of the polyparaxylylene film was 0.3 μm / min, and the processing time was adjusted according to the thickness of the polyparaxylylene film. For example, in order to remove a polyparaxylylene film having a thickness of 2 μm, oxygen plasma etching was performed for 10 minutes with a certain margin. The polyparaxylylene film formed in the channel during the oxygen plasma etching process was hardly etched, and there was no need to particularly protect the polyparaxylylene film in the channel. Even if the PZT plate is exposed at the end of the channel substrate subjected to the oxygen plasma etching process, the exposed portion of the PZT plate is covered with an adhesive when the nozzle plate is bonded to the end surface of the channel substrate. There is no corrosion.
次いで、平坦なフィルムにワイヤーバーにより接着剤を塗布し、その塗布面をポリパラキシリレン膜が除去されたチャネル基板の端面に押し付け、２〜４μｍの厚みを有した接着剤をチャネル基板の端面に転写した。接着剤を転写したら、レーザーによりノズルが形成されたポリイミド製のノズルプレートを、チャネル基板の端面（接着剤が転写された面）に押し当て、チャネル基板にノズルプレートを接着した。ノズルプレートを接着したら、ノズルプレートを取り付けたチャネル基板を常温で４８時間放置し、その後１００℃で１時間加熱した。 Next, an adhesive is applied to the flat film with a wire bar, the applied surface is pressed against the end surface of the channel substrate from which the polyparaxylylene film has been removed, and an adhesive having a thickness of 2 to 4 μm is applied to the end surface of the channel substrate. Transcribed to. After the adhesive was transferred, a polyimide nozzle plate with nozzles formed by a laser was pressed against the end surface of the channel substrate (the surface to which the adhesive was transferred) to adhere the nozzle plate to the channel substrate. After the nozzle plate was bonded, the channel substrate to which the nozzle plate was attached was left at room temperature for 48 hours, and then heated at 100 ° C. for 1 hour.
次いで、ノズルプレートを取り付けたチャネル基板に、バックプレート、インクマニホールドなどをそれぞれ取り付け、インクジェットヘッドの作製を完成した。 Next, a back plate, an ink manifold, and the like were attached to the channel substrate to which the nozzle plate was attached, thereby completing the production of the ink jet head.
なお、上記のインクジェットヘッドの作製では、下記（Ａ−１）〜（Ａ−５）の５種類のエポキシ系接着剤でノズルプレートをチャネル基板に接着したＮｏ．１，２，３，５，６の５種類のインクジェットヘッドと、下記（Ａ−６）のアクリル系接着剤でノズルプレートをチャネル基板に接着したＮｏ．７の１種類のインクジェットヘッドとを作製し、その他にポリパラキシリレン膜を酸素プラズマエッチング処理で除去せずに下記（Ａ−３）のエポキシ系接着剤でノズルプレートをチャネル基板に接着したＮｏ．４の１種類のインクジェットヘッドを作製し、合計で７種類のインクジェットヘッドを作製した（下記表１参照）。 In the production of the above-described ink jet head, No. 1 in which the nozzle plate was bonded to the channel substrate with the following five types of epoxy adhesives (A-1) to (A-5). No. 1, 2, 3, 5 and 6 in which the nozzle plate was bonded to the channel substrate with the following five types of inkjet heads and the acrylic adhesive (A-6) below. No. 7 in which the nozzle plate was bonded to the channel substrate with the epoxy adhesive (A-3) below without removing the polyparaxylylene film by the oxygen plasma etching process. . One type of inkjet head No. 4 was produced, and a total of seven types of inkjet heads were produced (see Table 1 below).
（Ａ−１）…ビスフェノールＡジグリシジルエーテル８０重量部とフェノールノボラックグリシジルエーテル２０重量部と２−エチル−４−メチルイミダゾール５重量部との混合物（Ｔｇ＝１３２℃）
（Ａ−２）…ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１００重量部と２−エチル−４−メチルイミダゾール５重量部との混合物（Ｔｇ＝１２２℃）
（Ａ−３）…ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１００重量部とトリエチレンテトラミン１５重量部との混合物（Ｔｇ＝１０５℃）
（Ａ−４）…（株）理経製エポテック３０２−３Ｍ（商品名）（Ｔｇ＝９５℃）
（Ａ−５）…セメダイン（株）製ＥＰ３３１（商品名）（Ｔｇ＝６０℃）
（Ａ−６）…セメダイン（株）製反応型アクリル接着剤Ｙ−６２０（商品名）（Ｔｇ＝７８℃）
(A-1) ... A mixture of 80 parts by weight of bisphenol A diglycidyl ether, 20 parts by weight of phenol novolac glycidyl ether and 5 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole (Tg = 132 ° C.)
(A-2): Mixture of 100 parts by weight of bisphenol A diglycidyl ether and 5 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole (Tg = 122 ° C.)
(A-3): Mixture of 100 parts by weight of bisphenol A diglycidyl ether and 15 parts by weight of triethylenetetramine (Tg = 105 ° C.)
(A-4) ... Ripo Epotech 302-3M (trade name) (Tg = 95 ° C)
(A-5) ... EP331 (trade name) manufactured by Cemedine Co., Ltd. (Tg = 60 ° C)
(A-6) ... Reactive acrylic adhesive Y-620 (trade name) manufactured by Cemedine Co., Ltd. (Tg = 78 ° C)
（２）インクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能の評価
上記（１）で作製したＮｏ．１〜７の各インクジェットヘッドのインクマニホールド内に、ＮＭＰ（Ｎメチル−２−ピロリジノン），ＣＨ（シクロヘキサノン），ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド），キシレン，ＢＥＡ（２−ｎブトキシエチルアセテート，９０質量％）とＮＭＰ（Ｎメチル−２−ピロリジノン，１０質量％）との混合液の５種類の溶媒（インクを構成する溶媒）を満たし、それら各インクジェットヘッドを１週間，３週間のそれぞれの期間中、６０℃の温度環境下で放置した。１週間，３週間それぞれ経過したら、各インクジェットヘッドから各溶媒をそれぞれ吐出させて、Ｎｏ．１〜７の各インクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能を評価した。ここでは、６０℃で３週間放置することを常温で１年間放置したものと想定している。Ｎｏ．１〜７の各インクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能の評価結果を下記表１に示す。
(2) Evaluation of solvent discharge performance in inkjet head No. 1 prepared in (1) above. In the ink manifolds of the inkjet heads 1 to 7, NMP (N methyl-2-pyrrolidinone), CH (cyclohexanone), DMF (N, N-dimethylformamide), xylene, BEA (2-n butoxyethyl acetate, 90 5% by weight) and NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone, 10% by weight) mixed with 5 types of solvents (solvents constituting the ink), and each of these inkjet heads was set for 1 week and 3 weeks respectively. The mixture was left under a temperature environment of 60 ° C. When 1 week and 3 weeks passed, each solvent was discharged from each inkjet head. The ejection performance of the solvent in each of the inkjet heads 1 to 7 was evaluated. Here, letting it stand at 60 ° C. for 3 weeks is assumed to be left at room temperature for 1 year. No. The evaluation results of the solvent ejection performance in each of the ink jet heads 1 to 7 are shown in Table 1 below.
なお、表１中、Ｎｏ．１〜７の各インクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能は下記○，△，×のそれぞれの基準で評価した。
○…３週間放置してもすべてのノズルから溶媒を吐出した
△…１週間放置した場合にはすべてのノズルから溶剤を吐出したが、３週間放置したら溶媒を吐出しないノズルがあった
×…１週間放置した場合でも溶媒を吐出しないノズルがあった
In Table 1, No. The ejection performance of the solvent in each of the ink jet heads 1 to 7 was evaluated according to the following criteria: ○, Δ, ×.
○: Solvent was ejected from all nozzles even after being left for 3 weeks. Δ: Solvents were ejected from all nozzles when left for 1 week, but there were nozzles that did not eject solvent after being left for 3 weeks. Some nozzles did not eject solvent even if left for a week
表１中、Ｎｏ．３のインクジェットヘッドとＮｏ．４のインクジェットヘッドとを見比べると、Ｎｏ．３のインクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能は耐久性の観点から良好であることがわかり、インクジェットヘッドの作製工程のなかで、チャネル基板の端面（ノズルプレートを接着する面）に製膜されたポリパラキシリレン膜を除去するのが有用であることがわかる。また、Ｎｏ．１〜３，５，６のインクジェットヘッドとＮｏ．７のインクジェットヘッドとを見比べると、Ｎｏ．１〜３，５，６のインクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能は耐久性の観点から良好であることがわかり、チャネル基板の端面とノズルプレートとをエポキシ系接着剤で接着するのが有用であることがわかる。特に、Ｎｏ．１〜３のインクジェットヘッドとＮｏ．５，６のインクジェットヘッドとを見比べると、Ｎｏ．１〜３のインクジェットヘッドにおける溶媒の吐出性能は耐久性の観点から良好であることがわかり、Ｔｇ＝１００℃以上のエポキシ系接着剤でノズルプレートをチャネル基板に接着すると、溶媒の吐出性能が耐久性の面で優れることがわかる。 In Table 1, No. No. 3 inkjet head and No. 3 ink jet head. When compared with the inkjet head of No. 4, It can be seen that the ejection performance of the solvent in the inkjet head 3 is good from the viewpoint of durability, and the polyparafilm formed on the end surface of the channel substrate (the surface to which the nozzle plate is bonded) in the manufacturing process of the inkjet head. It can be seen that it is useful to remove the xylylene film. No. Nos. 1-3, 5, 6 and No. When compared with the inkjet head of No. 7, no. It can be seen that the ejection performance of the solvent in the ink jet heads 1 to 3, 5 and 6 is good from the viewpoint of durability, and it is useful to bond the end face of the channel substrate and the nozzle plate with an epoxy adhesive. I understand. In particular, no. 1 to 3 and No. 1 When compared with the inkjet heads of No. 5 and 6, no. It can be seen that the ejection performance of the solvent in the ink jet heads 1 to 3 is good from the viewpoint of durability. When the nozzle plate is bonded to the channel substrate with an epoxy adhesive of Tg = 100 ° C. or more, the ejection performance of the solvent is durable. It turns out that it is excellent in terms of sex.
１００ インクジェットヘッド
１ チャネル基板
２ カバー基板
３ ノズルプレート
４ バックプレート
５ インクマニホールド
６ 電極膜
７ ポリパラキシリレン膜
１１ インクチャネル
１２ 空気チャネル
１３ 隔壁
100
Claims (8)
前記チャネル基板の端面と前記ノズルプレートとが、前記ポリパラキシリレン膜を介さずにエポキシ系接着剤で接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 In an ink jet head comprising a channel substrate on which an electrode film and a polyparaxylylene film are formed on an ink channel serving as an ink flow path, and a nozzle plate adhered to an end surface of the channel substrate.
An inkjet head, wherein an end face of the channel substrate and the nozzle plate are bonded with an epoxy adhesive without the polyparaxylylene film interposed therebetween.
前記エポキシ系接着剤は、ガラス転移点が１００℃以上であることを特徴とするインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 1,
The epoxy adhesive has a glass transition point of 100 ° C. or higher.
前記エポキシ系接着剤には硬化剤が添加されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 1 or 2,
An ink jet head, wherein a curing agent is added to the epoxy adhesive.
前記硬化剤はイオン重合型であることを特徴とするインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 3,
The inkjet head according to claim 1, wherein the curing agent is an ion polymerization type.
前記インクは、ＳＰ値が９．５〜１５．０でかつ双極子能率が２．０〜４．５の溶媒を全溶媒に対し３０重量％以上含有していることを特徴とするインクジェットヘッド。 In the inkjet head according to any one of claims 1 to 4,
The ink-jet head according to claim 1, wherein the ink contains a solvent having an SP value of 9.5 to 15.0 and a dipole efficiency of 2.0 to 4.5 in an amount of 30% by weight or more based on the total solvent.
前記インクチャネル上に電極膜を製膜する第１の製膜工程と、
前記第１の製膜工程後に、前記インクチャネルを覆うように前記チャネル基板上にカバー基板を貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程後に、前記電極膜上にポリパラキシリレン膜を製膜する第２の製膜工程と、
前記第２の製膜工程後に、前記第２の製膜工程の処理に伴って前記チャネル基板の端面に製膜された前記ポリパラキシリレン膜を除去する除去工程と、
前記除去工程後に、前記チャネル基板の端面に対しエポキシ系接着剤を塗布して前記ノズルプレートを接着する接着工程と、
を備えることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 In a method for manufacturing an inkjet head in which a nozzle plate is bonded to an end surface of a channel substrate on which an ink channel serving as an ink flow path is formed.
A first film forming step of forming an electrode film on the ink channel;
After the first film forming step, an attaching step of attaching a cover substrate on the channel substrate so as to cover the ink channel;
A second film forming step of forming a polyparaxylylene film on the electrode film after the attaching step;
After the second film forming step, a removal step of removing the polyparaxylylene film formed on the end surface of the channel substrate in accordance with the processing of the second film forming step;
After the removing step, an adhesive step of applying an epoxy adhesive to the end face of the channel substrate and bonding the nozzle plate;
An inkjet head manufacturing method comprising:
前記エポキシ系接着剤は、ガラス転移点が１００℃以上であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 In the manufacturing method of the ink-jet head according to claim 6,
The epoxy adhesive has a glass transition point of 100 ° C. or higher.
前記除去工程では、前記チャネル基板の端面に対し酸素プラズマエッチング処理を施して前記ポリパラキシリレン膜を除去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。 In the manufacturing method of the ink-jet head according to claim 6 or 7,
In the removing step, an oxygen plasma etching process is performed on an end surface of the channel substrate to remove the polyparaxylylene film.
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