JP2009101579A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 感光性エポキシ樹脂ドライフィルムの残溶剤量を制御し、クラックや膜厚変動のない良好なドライフィルムを得ることを目的とする。
【解決手段】 該感光性エポキシ樹脂ドライフィルムの残溶剤量を２〜７％と制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットプリント方式のインクジェットヘッドに関する。

インクの小滴を発生させ、それを紙等の被プリント媒体に付着せしめてプリントを行うインクジェットプリント方式は、プリン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、しかもインクジェットヘッドを極めて小型化できるため、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。該インクジェットプリント方式のひとつに発熱素子によってインクを発泡せしめ、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。

従来、図１に示すように、吐出エレメントは、天板部材６、液流路、ヒーター基板１から成り立っている。該ヒーター基板１には気泡を発生させるために利用される発熱抵抗体２が半導体プロセスにて複数配置されている。該発熱抵抗体２が加熱され、インクが発泡したときのエネルギーで液流路内に存在するインクを吐出する。図１において、天板部材６の液室およびインク供給孔はＳｉ異方性エッチングやブラスト加工により形成される。

また、図２に示したのは、吐出効率を高めるとともに、リフィル特性も改善した形態の吐出エレメントの断面模式図である。吐出エレメントは、天板部材６、可動部材３、上方変位規制部材２２、ヒーター基板１から成り立っている。該ヒーター基板１には気泡を発生させるために利用される発熱抵抗体２が半導体プロセスにて複数配置されている。該発熱抵抗体２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３を可動させる。該上方変位規制部材４にて該可動部材３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２も図１同様に、天板部材６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。上記の例として、下記特許文献１をあげることが出来る。
特開平05-077423号公報

従来、図１や図２に示すように、ヒーター基板上に液流路を形成する場合には、光カチオン硬化型エポキシ樹脂であるNANO XP SU-8（MicroChemCorp.製）等の感光性樹脂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、UV光などの高エネルギー線を用いたフォトリソ技術にて形成される。しかしながら、スピンコート法などのコーティング技術では、効率よく材料を使用することができずコストアップの要因となっていた。さらに、吐出特性を向上させた図２に示すようなインクジェットヘッドの液流路を構成するには、天板部材に密着向上層や稼動部材の変位量を規制する上方変位規制部材を形成する必要がある。該天板部材には、インク供給孔が形成されているため、従来のようにスピンコート法などのコーティング技術は適用できない。そこで、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムを用いて、該構成を形成してきた。しかしながら、該ドライフィルム材料は、比較的分子量が低いオリゴマーを主成分とするため、ドライフィルム化すると、クラックや解像性の劣化といった問題を引き起こしていた。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、図１や図２に示すようなヒーター基板上に高精度に微少な液流路を形成するために、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムの残溶剤量を制御し、信頼性のあるドライフィルムを得ることにより、高密度高精度のインクジェットヘッドを得ることを目的としている。この為には、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムの残溶剤量を制御することが重要である。エポキシ樹脂組成物のドライフィルム化は、汎用的に知られているコーティング技術を用いる事が可能であり、ナイフコート法、バーコート法、コンマコート法、グラビア法、マイクログラビア法、スロットダイ法など適宜選択することができる。エポキシ樹脂組成物をコーティングするために必要な溶剤は、該エポキシ樹脂組成物が溶解する溶剤であれば、適宜選択することができる。具体的には、酢酸エチル、シクロヘキサノン、ジグライム、γ―ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等である。好適な例としては、シクロヘキサノンが挙げられる。

主剤となるエポキシ樹脂としては、フェノール型としてビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラフェニロールエタン、フェノールノボラック、ｏ−クレゾールノボラック、ビスフェノールＡノボラック等、アルコール型としてポリプロピレングリコール、水添ビスフェノールＡ等何れも使用できる。好適な例としては、Epon SU-8（シェルケミカル社）のような多官能ビスフェノールＡノボラックエポキシ樹脂が挙げられる。さらに、皮膜性を向上させるために、比較的高分子量（２０００〜５００００）程度のビスフェノールAエポキシ樹脂などを適宜混合せしめることもできる。

また、光カチオン重合剤として、芳香剤ジアゾニウム塩、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等が挙げられる。

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。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できない。

該感光性エポキシ樹脂ドライフィルムの耐クラック性や解像度の観点より残溶剤量が限定される。

本件出願人らが鋭意検討した結果、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムに含まれる残溶剤量は、該ドライフィルムに対して、２〜７％であることが望ましいという結論に到達した。

前記残溶剤量が、２％より少ない場合は、前記ドライフィルム層にクラックが生じた。７％より多い場合は、ＵＶ光によりパターニングした際、良好な形状および寸法精度が得られないこと、さらにドライフィルム形態で保管した場合の膜厚変動が著しいことが判明した。

図１および図２に示した形態は、エッジシューターであるが、本発明は、サイドシューターのインクジェットヘッドにも適用することができるのは言うまでもない。図3には、サイドシューターのインクジェットヘッドに適用した場合のノズル構造体の外観模式図とノズル構造体の断面図を示す。

さらに、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のは、いうまでもない。

以上、説明したように、本発明によれば、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムを用いてインクジェットヘッドを形成する場合、該感光性エポキシ樹脂ドライフィルム中の残溶剤量を２〜７％に制御することにより、クラックが生じないかつ解像力に優れたドライフィルムを得ることができる。その結果、高密度高精度なインクジェットヘッドを提供することができる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

ビスフェノールＡノボラックエポキシ樹脂（EPON SU-8、シェル社製）８０重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート（登録商標）１００７、油化シェルエポキシ社製）２０重量部、重合開始剤（ＳＰ−１７０、旭電化工業社製）１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。該溶液をＰＥＴ上に塗工し、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＡを得た。残溶剤量は、次のように測定した。所定量を酢酸エチルに溶解し、ガスクロマトグラフィーにてドライフィルム中に残存するシクロヘキサノンを測定したところ、５％であった。得られた感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＡは、ロール状に巻き取って放置してもクラックが生じなかった。

ヒーター基板１上には気泡を発生させるために利用される発熱抵抗体２が半導体プロセスにて複数配置されている。該ヒーター基板１上に前期感光性エポキシ樹脂ドライフィルムAをラミネートし、所望の液流路形状をマスクにし、MPA−６００FA（キヤノン製）にてλ＝３６５ｎｍのＵＶ光を２Ｊ/ｃｍ＾２照射した後、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）し有機溶剤で現像することにより液流路形状を得た。得られた液流路形状は、パターンの歪みもなかった。得られたヒーター基板１と天板部材を接合した後オリフィスプレート７を接合し、図１記載のインクジェットヘッドを作成した。ｐＨ１０の強アルカリ性インクに浸漬し、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。

前記感光性樹脂組成物溶液AをＰＥＴ上に塗工し、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＡを得た（残溶剤量５％）。

ヒーター基板１上には気泡を発生させるために利用される発熱抵抗体２が半導体プロセスにて複数配置されている。該ヒーター基板１上に感光性エポキシ樹脂（nano XP SU-8-25、microchem.corp.製）をスピンコートし、所望の液流路形状をマスクにし、MPA−６００FA（キヤノン製）にてλ＝３６５ｎｍのＵＶ光を２Ｊ/ｃｍ＾２照射した後、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）し有機溶剤で現像することにより液流路形状を得た。天板部材に前記感光性エポキシ樹脂ドライフィルムをラミネートし、密着向上層をＵＶ光にてパターニングした。さらに、上方変位規制部材２２を得るために、密着向上層２１上に前記感光性エポキシ樹脂ドライフィルムをラミネートし、ＵＶ光にてパターニングし、現像した所望の形状を得た。その微細な寸法精度も良好であり、得られた形状は歪みもなく良好であった。得られたヒーター基板１と天板部材を接合した後オリフィスプレート７を接合し、図１記載のインクジェットヘッドを作成した。ｐＨ１０の強アルカリ性インクに浸漬し、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。

（比較例１）
前記感光性樹脂組成物溶液AをＰＥＴ上に塗工し、塗工時の乾燥状態を過剰にし、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＢを得た。残溶剤量は、次のように測定した。所定量を酢酸エチルに溶解し、ガスクロマトグラフィーにてドライフィルム中に残存するシクロヘキサノンを測定したところ、１.8％であった。得られた感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＢは、ロール状に巻き取って放置したところクラックが生じた。

ヒーター基板１上には気泡を発生させるために利用される発熱抵抗体２が半導体プロセスにて複数配置されている。該ヒーター基板１上に前期感光性樹エポキシ樹脂ドライフィルムＢをラミネートしたところ、基板上への密着が良くなく均一にラミネートすることができなかった。所望の液流路形状をマスクにし、MPA−６００FA（キヤノン製）にてλ＝３６５ｎｍのＵＶ光を２Ｊ/ｃｍ＾２照射した後、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）し有機溶剤で現像することにより液流路形状を得た。しかしながら、該現像工程の際に、液流路のパターンが基板上から剥離してしまい、インクジェットヘッドを得ることはできなかった。

（比較例２）
前記感光性樹脂組成物溶液AをＰＥＴ上に塗工し、塗工時の乾燥状態を甘くし、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＣを得た。残溶剤量は、次のように測定した。所定量を酢酸エチルに溶解し、ガスクロマトグラフィーにてドライフィルム中に残存するシクロヘキサノンを測定したところ、７．５％であった。得られた感光性エポキシ樹脂ドライフィルムＣは、ロール状に巻き取って放置しても問題は生じなかった。

ヒーター基板１上には気泡を発生させるために利用される発熱抵抗体２が半導体プロセスにて複数配置されている。該ヒーター基板１上に前期感光性樹エポキシ樹脂ドライフィルムCをラミネートした。所望の液流路形状をマスクにし、MPA−６００FA（キヤノン製）にてλ＝３６５ｎｍのＵＶ光を２Ｊ/ｃｍ＾２照射した後、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）し有機溶剤で現像することにより液流路形状を得た。しかしながら、該現像工程後に、形成された液流路のパターンを観察すると、パターンの形状が歪んでいた。得られたヒーター基板１と天板部材を接合した後オリフィスプレート７を接合し、図１記載のインクジェットヘッドを作成した。印字評価を行ったところ、液流路の歪みから吐出が安定せず、良好な印字は得られなかった。

（比較例３）
前記感光性樹脂組成物溶液AをＰＥＴ上に塗工し、塗工時の乾燥状態を甘くし、感光性エポキシ樹脂ドライフィルムDを得た。残溶剤量は、次のように測定した。所定量を酢酸エチルに溶解し、ガスクロマトグラフィーにてドライフィルム中に残存するシクロヘキサノンを測定したところ、９．３％であった。得られた感光性エポキシ樹脂ドライフィルムDをロール状に巻き取って放置した。１週間後、フィルムがシワ状に変形し膜厚の変動が認められ、使用することはできなかった。

上方変位規制部材を有するノズル構造体の断面図。 上方変位規制部材と密着向上層を有するノズル構造体の断面図。 サイドシューターのインクジェットヘッドに適用した場合のノズル構造体の外観模式図。

符号の説明

１ ヒーター基板
２ 発熱抵抗体
３ 可動部材
４ 上方変位規制部材
５ 流路壁
６ 天板部材
７ オリフィスプレート
８ 吐出孔
９ 密着向上層
２２ 上方変位規制部材

Claims (4)

1. 少なくとも発熱抵抗体を有する基板と、液流路を形成するための天板部材と、液体を吐出する吐出孔と、該吐出孔に連通し、該発熱抵抗体の気泡発生時のエネルギーにより液体を吐出するインクジェットヘッドにおいて、
   少なくとも該液流路部材の一部がエポキシ樹脂硬化物からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記エポキシ樹脂硬化物が少なくともエポキシ樹脂、バインダー、シランカップリング剤、硬化剤とから構成されるエポキシ樹脂組成物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。
3. 前記液流路部材を形成するためのエポキシ樹脂組成物が感光性ドライフィルムであることを特徴とする請求項１又は，請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記感光性ドライフィルムエポキシ樹脂の残溶剤量が、２％〜７％であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

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