JP2006272847A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板／液路／接着層／天板で構成されたインクジェットヘッドで不透明天板を使用でき、天板接合時に圧力でノズルが変形することなく、接着剤でノズルが閉塞することのないインクジェットヘッド。
【解決手段】第一の基体に設けられ液体を吐出する吐出口に連通する液路と、該液路と連通する液室とを有し、液室の一部が凹部を有する第二の基体からなり、第二の基体の液路に対応する接着代が第一の基体と第二の基体の接着層より厚いことを特徴とするインクジェットヘッド。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関するものである。

吐出口を精度よく作成する方法として特許文献１に示す以下の方法がある。

第一の基体上の液路形成予定部位に固体層をパターン形成し、更に活性エネルギー線硬化樹脂からなる流路構成部材をその固体層を覆うようにして積層し、次に第二の基体〔天板〕をその流路構成部材の上面に重ねながら活性エネルギー線を天板側から照射することによって、その樹脂の硬化及び樹脂と天板との接着を行い、最終的に該固体層を溶解等の手段にて除去することによって流路を形成する。

この方法にも２つの問題がある。

１つは天板を接合するときの圧力が強すぎると流路構成部材の天井側の厚さが薄くなり、流路天井部の剥離や通路へのたれこみが生じる。

天板への圧力が弱すぎると流路構成部材の剥離を生じやすい。

これを解決する方法が特許文献２に示されている。

これは、流路外の天板−基板間に固体層より厚いスペーサ部材を設け、このスペーサ部材と流路構成部材を介して天板―基板の接着を行う。これにより、流路天井部も加圧による悪影響を受けない。

しかし、これは天板とは別のスペーサ部材に限定されること、基板―天板との接着が流路構成部材に限定されるなどの問題が有る。

特許文献１のもうひとつの問題点は、天板を介してエネルギー線硬化樹脂に活性エネルギー線を照射するので、天板の材質としては、活性エネルギー線に対して透過性の高いものを用いる必要があることである。

これに対し、任意の天板を用いることを可能にしたのが、特許文献３に示す以下の方法である。図３にこの製法によるインクジェットヘッドの斜視図が示されている。図４には、図３のＡ−Ａ断面の工程を示す。

図４（１）
吐出圧発生素子を備えた第一の基体１上に固体層２をパターニングする。

図４（２）
固体層２が形成された基体１の面に活性エネルギー線硬化性樹脂８ａを被覆する。

図４（３）
活性エネルギー線硬化樹脂８ａにマスク６を介し、活性エネルギーを照射する。

図４（４）
現像により、未露光の活性エネルギー硬化樹脂８ａと共通液室予定部位の固体層２が除去される。

図４（５）
凹部を有する第二の基体（天板）５に接着剤８ｂを塗布し、第一の基体１と接着する。

図４（６）
中央を切断する。

図４（７）
液路内の固体層を除去し吐出口９を得る。共通液室１０を有するヘッドが完成する。

図４（６）の拡大図を図５に示す。

この場合も特許文献１と同じく、
１）天板接合時の圧力が高すぎると流路構成部材に圧力が加わり吐出口が変形する。
２）天板接合時の圧力が低すぎると密着強度が弱く切断時やその後の工程で天板が剥離しやすい。

また液路上の接着層８ｂのたれこみ１７が生じやすく吐出口を閉塞する可能性がある。

更に固体層２を被覆する樹脂が活性エネルギー線硬化性樹脂に限定されているため、材料選択幅が小さい。
特公平６−９８７５５号公報 特開平０５−０００５１３号公報 特開平２−３３１８号公報

そこで本発明の目的は
１）任意の天板が使用でき、十分な密着力が得られ流路構成部材には異常な圧力が加わらない
２）前記１）の方法として、スペーサ部材を流路構成部材で接着する以外の方法も適用可能
３）接着層のたれこみによるノズル閉塞を防止可能
なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することにある。

液体を吐出する吐出口に連通する液路と該液路と連通する液室とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、少なくとも液路予定部位に溶解除去可能な固体層を設ける工程と、液路予定部位を被覆するように硬化性樹脂を被覆、硬化させ液路を形成する工程と、液室の一部を形成するための凹部を有する第二の基体を前記第一の基体に接着する工程からなり、第二の基体の前記液路に対応する接着代が第一、第二の基体の接着代または、第二の基体の後端流路壁に対する接着層より厚いことを特徴とする。

好ましくは、液路長よりも液路―第二の基体の接着代を短くする。

なお、さらに説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。

（１）第一の基体に設けられ液体を吐出する吐出口に連通する液路と、該液路と連通する液室とを有し、液室の一部が凹部を有する第二の基体からなり、第二の基体の液路に対応する接着代が第一の基体と第二の基体の接着層より厚いことを特徴とするインクジェットヘッド。

（２）液体を吐出する吐出口に連通する液路と該液路と連通する液室とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、第一の基体上に液路を形成する工程と、液室の一部を形成するための凹部を有する第二の基体を前記第一の基体に接着する工程からなり、第二の基体の液路に対応する接着代が第二の基体の後端流路壁に対する接着層より厚いことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

本発明によれば、
１）任意の天板が使用でき、基板切断前に天板―基板の接合を行っても応力による天板剥離の危険性が少ない
２）前記１）の応力低減の方法として、スペーサ部材を流路構成部材で接着する以外の方法も適用可能
３）接着層のたれこみによるノズル閉塞を防止可能
なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供する。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

図４と同様に１対２ヘッドの製造工程を以下に示す。

図１（１）
まず、アルミ基板（第１の基体１）上に液路予定部位及び液室予定部位に東京応化製ポジレジストＯＤＵＲ−１０１０（固体層２）が２０ミクロンパターニング等により選択的に形成される。

図１（２）
固体層の形成されたアルミ基板上に以下の成分の光硬化性樹脂８ａをスピンナーで３０μｍ塗布する。光硬化性樹脂８ａはダイセル化学工業製ＥＨＰＥ−３１５０と旭電化工業製アデカオプトマーＳＰ１７０とキシレンをそれぞれ１００重量部、１００重量部、１．５重量部混合したものである。

図１（３）
後に液路となる部分にのみ光硬化性樹脂８ａが残るようにマスク６を介し露光装置キヤノン製ＰＬＡ６３０で１０秒露光し、６０℃で３０分間のアフターベーク処理を行う。その後メチルイソブチルケトンで現像処理する。

図１（４）
前記現像液では、固体層は溶解しないため従来例とは異なり共通液室予定部位の固体層も残る。後に液路となる部分（中央２ｍｍ）にのみ樹脂が形成、硬化される。

図１（５）
天板と基板を接合する。天板は、従来例とは異なり中央部が端部より薄くなっている。寸法は中央の厚さ０．９ｍｍ、幅２．０ｍｍ、端が厚さ１ｍｍ、幅１．１ｍｍで、耐食処理を施している。

このアルミ天板（第２の基体５）の中央及び両端に常温硬化性樹脂８ｂをディスペンサ４で塗布する。

塗布条件は塗布速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、ニードルＧ２２、ニードル−天板中央部間距離０．２ｍｍ、ニードル−天板端部間距離０．１ｍｍ、端部塗布圧０．３ｋｇ／ｃｍ２、中央塗布圧０．７ｋｇ／ｃｍ２である。

常温硬化性樹脂８ｂとしては油化シェルエポキシ（株）製エピコート８２８重両部１００、富士化成工業（株）製フジキュアー６０１０重両部５０を混合したものを用いた。

図１（６）
オーブン７で７０℃１時間の硬化を行い、樹脂８ｂを半硬化状態とする。

図１（７）
図１（４）の基板と（６）の天板５を接合する。

天板の中央が０．１ｍｍ薄いため、強固に接着しても液路構成部材と天板間は半硬化状態の樹脂８ｂで占められるため液路構成部材に大きな圧力が加わることはない。このため、十分な密着力を確保しても流路構成部材に異常な圧力が加わることはない。

図１（８）
閉空間の共通液室１０が形成される。その後７０℃６時間＋１２０℃１時間の硬化を行う。

図１（９）
刃幅１．０ｍｍのダイヤモンドバイト１３で対向ヘッド中央を切断し、２ヘッドに分離する。この時の吐出口面と断面図を図７に示す。今回の樹脂塗布条件では、図のようにＬ１＞Ｌ２となる。流路長は、光硬化性樹脂８ａの被覆長さＬ１で与えられるためヘッド長さ方向に渡り均一である。樹脂８ｂの光硬化樹脂８ａとの接触長さＬ２がＬ１＞Ｌ２であること、樹脂８ｂが半硬化状態であることから、樹脂８ｂが共通液室の固体層２の表面までたれこむことはない。この結果、樹脂８ｂのたれこみによるノズルの閉塞を抑制できる。

図１（１０）
ポジレジスト２を除去液エチルセロソルブで除去し吐出口９を有するヘッドを得る。

本実施例では液路と天板の接着層厚さを天板―基板の接着総厚さより厚くするために天板形状に変化を設けたが、スペーサ部材を基板側または天板側に設けることでも構わない。また接着剤を天板側に塗布したが、基板側（液路上）に塗布しても良い。

本実施例では液路を、固体層２に樹脂を塗布し、後に固体層を除去することで作成したが、固体層を用いず、ノズル壁、天井部分をドライフィルム等の樹脂で形成する方法でも良い。

図２（１）（２）
図１（１）（２）と同じ。但し光硬化性樹脂８ａの厚さは５０μｍとする。

図２（３）
図４（３）と同じく、液路部分と端部に光があたるようなマスクを介して光を照射する。

図２（４）
光硬化性樹脂８ａを現像する。

図２（５）
ダイヤモンドバイト１３で液路上の樹脂部分だけを２０μ切削する。

図２（６）
液路上の樹脂層が２０μへこんだ状態となる。

図２（７）
天板に常温硬化性樹脂８ｂを塗布する。用いる天板は図１とは異なり中央と端部の厚みが同じものである。寸法は厚さ１．０ｍｍ、中央の幅２．０ｍｍ、端部の幅１．１ｍｍで、耐食処理を施している。

このアルミ天板（第２の基体５）の中央及び両端に常温硬化性樹脂８ｂをディスペンサ４で塗布する。

塗布条件は塗布速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、ニードルＧ２２、ニードル−天板０．２ｍｍ塗布圧０．３ｋｇ／ｃｍ２である。

図２（８）〜（１２）
図１（６）〜（１０）と同じ。図２（１１）で分離後の吐出口面と断面を図７に示す。液室後端は光硬化性樹脂８ａのスペーサと天板５で密着接着される。この接着剤である常温硬化性樹脂８ｂは光硬化性樹脂８ａのスペーサを伝わり液質にたれこむ可能性は有るがノズルを閉塞することはない。液路上の常温硬化性樹脂８ｂは図１と同様にＬ２＜Ｌ１とすることができる。これにより常温硬化性樹脂のたれこみによるノズルの閉塞を抑制できる。

図１と異なり、天板の加工が簡単になるというメリットや、液室後端の第一の基体上に凹凸があっても光硬化性樹脂のスペーサで凹凸を緩和できるため天板を接着しやすくなる。

以上の実施例はアルミ基板、アルミ天板の構成で示したが、シリコン基板、ガラス天板などの異種材料であっても本発明の範疇であることは言うまでもない。

本発明の第一実施例による工程図 本発明の第二実施例による工程図 従来法によるインクジェットヘッドの斜視図 従来例の工程図 図４（６）で中央を分離した場合の吐出口面、断面を示す図 図１（８）で中央を分離した場合の吐出口面、断面を示す図 図２（１１）で中央を分離した場合の吐出口面、断面を示す図

符号の説明

１ 第一の基体
２ 第一の固体層
３ 凹部
４ ディスペンサ
５ 第二の基体
６ マスク
７ オーブン
８ 硬化性樹脂
８ａ 光硬化性樹脂
８ｂ 常温硬化性樹脂
９ 吐出口
１０ 共通液室
１１ ノズルフィルター
１２ 切断線
１３ ダイヤモンドバイト、切断ブレード
１４ 真空チャンバー
１７ たれ込み

Claims (6)

1. 第一の基体に設けられ液体を吐出する吐出口に連通する液路と、該液路と連通する液室とを有し、液室の一部が凹部を有する第二の基体からなり、第二の基体の液路に対応する接着代が第一の基体と第二の基体の接着層より厚いことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 第一の基体に設けられ液体を吐出する吐出口に連通する液路と、該液路と連通する液室とを有し、液室の一部が凹部を有する第二の基体からなり、第二の基体の液路に対応する接着代が第二の基体の後端流路壁に対する接着層より厚いことを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 液路と第二の基体の接着代が液路長より短いことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
4. 液体を吐出する吐出口に連通する液路と該液路と連通する液室とを有するインクジェットヘッドの製造方法において、第一の基体上に液路を形成する工程と、液室の一部を形成するための凹部を有する第二の基体を前記第一の基体に接着する工程からなり、第二の基体の液路に対応する接着代が第二の基体の後端流路壁に対する接着層より厚いことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
5. 液路の形成が、第一の基体上の少なくとも液路予定部位に溶解除去可能な固体層を設ける工程と、液路予定部位を被覆するように硬化性樹脂を被覆、硬化させ後に前記固体層を除去することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 液路と第二の基体の接着を、第二の基体に塗布した接着剤を半硬化して行うことを特徴とする請求項４又は５記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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