JP2014201067A - 高密度圧電印刷ヘッドの製造において、印刷ヘッド構造を中間部で結合するための液体エポキシ接着剤の処理および塗布 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット印刷ヘッドを製造する方法において、良好な結合強度を有する方法を提供する。【解決手段】クレゾールノボラック樹脂とジシアンジアミド硬化剤とを混合し、エポキシ接着剤を得、このエポキシ接着剤を溶媒に溶解し、希釈エポキシ接着剤をコーティング可能な形態とし、金属およびポリマーの少なくとも１つを含む第１基材を希釈エポキシ接着剤でコーティングした後、希釈エポキシ接着剤から溶媒を蒸発させることによってエポキシ接着剤をＢステージ化させ、金属およびポリマーの少なくとも１つを含む第２の基材とを接触させ、印刷ヘッド構造を作製し、このＢステージ化した薄膜エポキシ接着剤が、第１基材と第２の基材の間に挟まれた構造とする。【選択図】なし

Description

本教示は、インクジェット印刷デバイスの分野に関し、さらに具体的には、高密度圧電インクジェット印刷ヘッドのための方法および構造、および高密度圧電インクジェット印刷ヘッドを備えるプリンタに関する。

ドロップオンデマンドインクジェット技術が印刷産業で広く用いられる。ドロップオンデマンドインクジェット技術を用いたプリンタは、サーマルインクジェット技術または圧電技術のいずれかを用いることができる。サーマルインクジェット、圧電インクジェットよりも製造するのが高価であるものの、一般的に、例えば、これらよりも幅広いインクを使用することができるため、好ましい。

圧電インクジェット印刷ヘッドは、圧電要素（すなわち、圧電トランスデューサまたはＰＺＴ）のアレイを備えている。アレイを作成する１つのプロセスは、接着剤を用いて転写担体にブランケット圧電層を脱着可能に結合させ、ブランケット圧電層をダイシングし、複数の個々の圧電要素を作成することを含んでいてもよい。複数のダイシングソーの通過を利用し、それぞれの圧電要素に正しい空間をあけるように、隣接する圧電要素間のすべての圧電材料を除去することができる。

圧電インクジェット印刷ヘッドは、典型的には、圧電要素のアレイが接続した可撓性ダイアフラムをさらに備えていてもよい。典型的には、電源に電気的に接続した電極との電気接続を介して圧電要素に電圧を印加すると、圧電要素が曲がるか、または歪み、ダイアフラムがたわみ、ある量のインクがノズルを介してチャンバから出る。このたわみによって、さらに、主なインク容器から開口部を介してチャンバへとインクがさらに引き出され、出ていったインクと置き換わる。

インクジェット印刷ヘッドの作成は、典型的には、製造の一部として、複数層の材料の積層化が必要である。従来の印刷ヘッドの設計は、光化学的にエッチングし、次いで、蝋付け接合し、丈夫な構造を形成することを特徴とする金メッキしたステンレスシート金属の層を使用してもよい。しかし、費用および性能を高めるために連続して運転するとき、代わりとなる材料および結合プロセスを使用してもよい。ある種のシート金属要素との置き換えとしてポリマー層を使用することができるが、ポリマーは、互いに接続し、金属層に接続するのに適した特性を有する接着剤を必要とする。

例えば、接着剤は、印刷ヘッド内で使用するインクと化学的に適合しなければならない。さらに、接着剤は、使用中の印刷ヘッドの欠陥を減らすような特定の物理的特性を有するべきである。接着剤は、良好な結合強度を有し、液体流路の閉塞を防ぐようなにじみ出しが低くなければならず、使用中に高温での酸化に十分に耐えなければならない。さらに、ある種の接着剤は、特定のインクおよび高温にさらされると、重量が増え、膨潤することがあり、または、規格を満たさなくなり、硬さが増すことがあり、これによりインクが漏れたり、または他の欠陥態様が生じたりすることがある。これらの欠陥のいくつかは、印刷ヘッドを長期間使用した後にしか起こらないだろう。

本教示の一実施形態では、インクジェット印刷ヘッドを作成するための方法は、クレゾールノボラック樹脂とジシアンジアミド硬化剤とを混合し、エポキシ接着剤を得ることと；前記エポキシ接着剤を溶媒に溶解し、希釈エポキシ接着剤をコーティング可能な形態で作成することと；金属およびポリマーの少なくとも１つを含む第１基材を希釈エポキシ接着剤でコーティングすることを含む。この方法は、第１基材を前記希釈エポキシ接着剤でコーティングした後、希釈エポキシ接着剤から溶媒を蒸発させることによってエポキシ接着剤をＢステージ化し、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を作成することと；Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤と、金属およびポリマーの少なくとも１つを含む第２の基材とを接触させ、印刷ヘッドサブアセンブリを作成し、このＢステージ化した薄膜エポキシ接着剤が、第１基材と第２の基材の間に挟まれていることと；Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を完全に硬化させ、完全に硬化したエポキシ接着剤を作成し、完全に硬化したエポキシ接着剤を用い、第１の印刷ヘッド基材を第２の印刷ヘッド基材に結合させることとを含んでいてもよい。

本教示の別の実施形態では、インクジェット印刷ヘッドは、第１基材と、第２基材と、第１基材と第２基材の間に挟まれ、第１基材を第２基材に物理的に接続するエポキシ接着剤とを含んでいてもよい。エポキシ接着剤は、クレゾールノボラック樹脂と、ジシアンジアミド硬化剤とを含んでいてもよく、ピークからピークまでが０．５ミクロン以下である材料表面平坦度を有し、第１基材を第２基材に結合するラップ剪断強度が２００ｐｓｉより大きく、電気絶縁体であってもよい。インクジェット印刷ヘッドは、エポキシ接着剤と物理的に接触するインクジェット印刷インクヘッド内にインクをさらに含んでいてもよく、インクは、紫外線ゲルインクまたは顔料インクであり、インクに連続的に３０週間さらされたときに、エポキシ接着剤は、質量取り込みが２％未満である。

添付の図面は、本明細書の一部に組み込まれ、一部を構成するが、本教示の実施形態を記載と合わせて示し、本開示の原理を説明するのに役立つ。

図１は、本教示の一実施形態にしたがって作られた例示的なインクジェット印刷ヘッド部分の断面である。 図２は、本教示の一実施形態の１つ以上の印刷ヘッドを備えるプリンタの斜視図である。

本明細書で使用する場合、他の意味であると明記されない限り、「プリンタ」という語句は、例えば、デジタル複写機、製本機、ファクシミリ機、多機能機、静電写真デバイスなどの任意の目的のために印刷出力機能を発揮する任意の装置を包含する。他の意味であると明記されない限り、「ポリマー」という用語は、熱硬化性ポリイミド、熱可塑性プラスチック、樹脂、ポリカーボネート、エポキシ、および当該技術分野で知られている関連化合物を含む長鎖分子から作られた広範囲の任意のいずれかの炭素系化合物を包含する。

特に、現在のインクジェット印刷ヘッドの使用でみられる厳しい環境条件で、多くの異なるインクジェット印刷ヘッド層と材料との間の信頼性高い接着を達成することに、デバイス製造業者の関心がある。本教示の実施形態によって、特に、アクリレート系紫外線（ＵＶ）インクおよび顔料インクのような化学的に過酷なインクへの耐性を有しつつ、印刷ヘッド内で種々の積層した層の間に、もっと丈夫な接着剤による物理的な接続を得ることができ、圧電トランスデューサ（ＰＺＴ）を回路層（プリント配線基板または可撓性プリント配線）に電気的に接続する相互接続に対する応力を減らすことができる。

当該技術分野で印刷ヘッド構造が知られており、積層した多くの層を備えている。積層に用いられる接着剤は、化学的に過酷なインクとの反応が抑えられ、高圧印刷中の破壊を防ぐために異なる材料の表面と十分に結合し、高温印刷中（例えば、固体インクを用いた印刷中）に保持されなければならない。図１は、本教示の一実施形態を用いて作られてもよい例示的なインクジェット印刷ヘッド構造１０の一部を示す。図１において、印刷ヘッド構造１０は、柔軟壁１２と、外部マニホルド１４と、外部マニホルド接着剤１８を用いて外部マニホルド１４に接続したダイバータ１６とを備えている。図１は、ダイバータ接続接着剤２２を用いてダイバータ１６に接続するボス外板２０をさらに示す。一実施形態では、柔軟壁１２は、熱可塑性プラスチックポリイミドを含んでいてもよく、外部マニホルド１４は、アルミニウムを含んでいてもよく、ボス外板２０は、ステンレス鋼を含んでいてもよい。外部マニホルド１４は、使用中に、印刷物を調製するときに固体インクブロック、ゲルインク、ＵＶインクまたは別の液体インクから溶融した液体インクを受け入れることができ（単純化のために個々には示されていない）、印刷温度でインクを維持することができる。図１は、本体３２と、垂直投入部３４と、セパレータ３６と、ロックスクリーン４０を含む粒状物フィルタ（ロックスクリーン）層３８と、前端マニホルド４２と、ノズル４６を有する開口プレート４４とをさらに示す。開口プレート４４を、開口プレート接着剤４８を用いて前端マニホルド４２に接続することができる。一実施形態では、本体３２、セパレータ３６、前端マニホルド４２は、ステンレスのような金属を含んでいてもよく、垂直投入部３４、ロックスクリーン層３８、開口プレート接着剤４８、開口プレート４４は、それぞれ、１種類以上のポリマーを含んでいてもよい。アセンブリ１０は、既知の処理技術（例えば、高圧でのスタックプレスの使用を含むプロセス）にしたがって製造することができる。図１は、半導体ウエハ部分、ガラス層、金属層などの基材５２と、孤立層５４と、印刷ヘッドダイアフラム（膜）５６と、ボス外板接着剤７０と、ダイアフラム接着剤７２と、半導体ウエハ部分に接続した用途に特化した集積回路（ＡＳＩＣ）５８と、相互接続層６０（例えば、ＡＳＩＣ５８に電気的に接続するフレキシブル（フレックス）回路またはプリント回路基板）とをさらに示す。上述のように、基材５２は、ケイ素、ガリウムヒ素、金属、ガラスなどであってもよい。さらに、孤立層５４は、二酸化ケイ素および／またはＳＵ−８フォトレジストであってもよい。ダイアフラム５６は、チタン、ニッケル、または金属アロイのような金属であってもよい。基材５２は、回路パターンを含んでいてもよい。図１の記載は、１個のインクポート７４とノズル４６を示す印刷ヘッドのほんの一部分であり、他の構造を加えてもよく、または存在する構造を取り除いてもよく、または変えてもよいことが理解されるだろう。現在の設計を有する印刷ヘッドは、それぞれの色（例えば、ＣＭＹＫカラーモデルではシアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）のための４個のインク投入部と、７０４０個のノズルを有していてもよい。図１の構造は、本開示の一実施形態を用いて作られてもよく、本教示の一実施形態の構造を含んでいてもよい。

印刷ヘッド用途に望ましい接着剤は、金属層（例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなど）および／またはポリイミド層の任意の組み合わせに結合することができるだろう。接着剤を選択するときに、同様の配合物は、異なる特性および操作特徴を有していてもよい。広範囲にわたる社内での試験は、特定の用途に必要な特徴を有しているか否かを決定するために接着剤の特性を特性決定する必要がある。供給業者は、いくつかの操作特徴を公開している場合があるが、適切な接着剤を探求する製造業者にとって、他の既知の特徴に特に興味がある場合があり、したがって、製造業者による接着剤の特性決定が必要である。多くの接着剤配合物が市販されており、必要な特徴を有する接着剤を特定することは、多くはかなり大変な挑戦である。選択をさらに複雑にするのは、接着剤が、異なる厚み、異なる用途のプロセス、異なる温度で異なる特徴を発揮し得るという事実である。さらに、接着剤は、同様の配合物を有する異なる化合物（例えば、インク配合物と似ているが異なる）にさらされたとき、違う反応を起こすことがある。エポキシ樹脂と硬化剤の種々の組み合わせは、最終的な硬化段階で化学特性および機械特性に広い自由度を与える。

本教示の一実施形態は、２個以上の印刷ヘッド部を物理的に接続する接着剤の使用を含んでいてもよい。使用中に、接着剤は、過酷な化学インク（例えば、顔料インクおよびＵＶゲルインク）にさらされてもよく、印刷に関連する高温高圧にさらされてもよい（例えば、固体インク）。一実施形態では、接着剤は、熱硬化性ポリマーであるエポキシ系液体接着剤であってもよく、Ｒｅｓｉｎ Ｄｅｓｉｇｎｓ，ＬＬＣ（ウォーバーン、ＭＡ）から入手可能なＴｅｃｈＦｉｌｍ Ｉ２３００（すなわち、Ｉ２３００）、例えば、ＴｅｃｈＦｉｌｍ Ｉ２３００Ｌ接着剤であってもよい。一実施形態では、接着剤は、本教示の一実施形態にしたがって適切に処理されたとき、高性能、低コスト、高密度のインクジェット印刷ヘッドを製造することができるだろう。この接着剤は、現行の印刷用途で使用する相性の悪いインクに化学的に耐性であり、高温高圧の印刷条件で接着性を維持する。

上に特定した接着剤であるＩ２３００Ｌは、Ｂステージの２成分エポキシである。多くのエポキシとともに用いると、Ｉ２３００Ｌは、エポキシ樹脂と、混合して最終的な接着剤を与えるエポキシ硬化剤（すなわち、硬化剤）を含む。一実施形態では、エポキシは、高い耐化学薬品性と熱安定性能を与えるような、ノボラック樹脂と、クレゾール硬化剤とを含んでいてもよい。クレゾールノボラック樹脂の化学構造は、

であってもよい。

クレゾールノボラック樹脂の別の化学構造は、

であってもよい。

クレゾールノボラック樹脂は、メチルフェノールのフェノール系芳香族有機化合物であってもよく、通常は、固体樹脂であり、典型的なエポキシド官能基の平均数は、２より大きく、高い熱酸化安定性および耐化学薬品性を示す高度に架橋したポリマー網目構造を形成する。

使用する硬化剤は、ジシアンジアミド（すなわち、「ＤＩＣＹ」）であってもよく、

の形態を有する。

ジシアンジアミドは、代表的な潜在的な硬化剤であり、本教示にしたがって処理すると結晶を生成する。ジシアンジアミドは、樹脂に分散した微細粉末の形態で使用されてもよい。この材料は、可使時間が非常に長く、例えば、６〜１２ヵ月である。ＤＩＣＹは、高温で、例えば、約１６０℃〜約１８０℃で約２０分〜約６０分で硬化する。硬化したＤＩＣＹ樹脂は、接着性が良好であり、いくつかの他の樹脂よりも染色しにくい。ＤＩＣＹは、１成分接着剤、粉末塗料、あらかじめ含浸させたコンポジット繊維（プリプレグ）で使用してもよい。

一実施形態では、表面に塗布する前に特定のプロセスを用いて接着剤を調製してもよく、印刷ヘッド製造用途に望ましい種々の操作特徴または特性を有する接着剤を生じる。中間部で結合するための異なる部分に切断することができる膜接着剤とは異なり、液体エポキシは、目的のベース材料（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリイミドまたは半導体）に制御された様式で分散させることができる特有のプロセスが必要である。高圧でのにじみ出しが少なく、良好な結合強度を有する、印刷ヘッドを中間部で結合するための液体エポキシ接着剤の使用を可能にするような新規製造プロセスが開発されてきた。このプロセスから、Ｉ２３００Ｌでコーティングされたポリイミド膜がうまく調製された。調製した後に、エポキシでコーティングされたポリイミド膜をレーザーで望ましい大きさに切断してもよく、印刷ヘッドの中間部分として使用してもよい。

エポキシでコーティングされたポリイミド膜を調製するための手順は、以下のプロセスの一実施形態を含んでいてもよい。記載されているプロセスが、その上でエポキシ接着剤が作られる第１基材としてポリイミド膜の使用を含む場合、エポキシ接着剤を他の基材（例えば、ステンレス金属層またはアルミニウム金属層のような金属層、またはポリイミド以外のポリマー）の上で作成してもよいことが理解されるだろう。

クレゾールノボラック樹脂をジシアンジアミド硬化剤と混合し、エポキシ接着剤を得た。一実施形態では、この材料を、約９９．９部（重量基準）の樹脂と約０．１部の硬化剤の比率、または約９９部の樹脂と約１部の硬化剤、または約７０部の樹脂と約２部の硬化剤の比率で混合してもよい。過剰な樹脂または過剰な硬化剤のいずれかによって、不十分な結合を与えるエポキシ接着剤が生じるだろう。例えば、過剰な量の樹脂によって、完全に硬化しない材料が得られることがあり、過剰な硬化剤によって、過剰に脆い材料が得られることがあり、いずれかの状況によって、印刷ヘッドを使用する間に層間でインクが漏れることがある。

次に、エポキシ接着剤を溶媒に溶解し、コーティング可能な形態で希釈エポキシ接着剤を作成し、これを表面にコーティングしてもよい。一実施形態では、溶媒は、塩化メチレン、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン、１，２ジメトキシエタン、エタノール、メタノール、またはこれらの混合物であってもよい。一実施形態では、エポキシ接着剤と溶媒とを、約０．１部のエポキシ接着剤と９９．９部の溶媒、または約１部のエポキシ接着剤と約９９部の溶媒、または約１０部のエポキシ接着剤と９０部の溶媒の比率で混合してもよい。

その後に、希釈エポキシ接着剤をバーコーティングによって塗り、ポリイミド表面に希釈エポキシ接着剤の薄均一な膜を作成した。表面材料は、用途塗布によって変わると思われ、金属（例えば、ステンレス鋼またはアルミニウム）、またはポリイミド以外のポリマーを含んでいてもよい。ドローバーコーティングによって、ポリイミド表面に、厚みが約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約１００μｍ、または約１．０μｍ〜約５０μｍ、または約３．０μｍ〜約１０μｍの希釈エポキシ接着剤を作成した。希釈エポキシ接着剤の厚みは、エポキシ接着剤と溶媒の混合比によって調節されてもよい。希釈エポキシ接着剤を塗布する前に、ポリイミド表面に酸素プラズマを照射することによってポリイミド表面を処理した。何らかの具体的な理論によって束縛されないが、酸素プラズマ処理によって、化学的に活性な官能基（例えば、カルボニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基）を作成し、界面の接着性を高めることによって、ポリイミド表面を調製したと考えられる。さらに、酸素プラズマ処置を金属表面で行い、希釈エポキシ接着剤との結合性を高めてもよい。

ポリイミド表面に希釈エポキシ接着剤を塗布した後、風乾によって希釈エポキシ接着剤から溶媒を蒸発させ、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を作成した。Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤は、厚みが約０．１μｍ〜約１００μｍ、または約１．０μｍ〜約５０μｍ、または約３μｍ〜約１０μｍであってもよい。エポキシ接着剤をＢステージ化することによって、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を傷つけることなく、コーティングされたポリイミドを取り扱うことができる。

ポリイミド表面の第１の側面にＢステージ化した薄膜エポキシ接着剤を作成した後、上述のプロセスを、第１の側面の反対側にあるポリイミド表面の第２の側面に対して繰り返し、両側にポリイミド膜を調製してもよい（すなわち、２つの異なる側面にＢステージ化した薄膜エポキシ接着剤をコーティングしたポリイミド膜）。

コーティングされたポリイミドを作成した後、この材料を、例えば、レーザー切断プロセスによって望ましい形状および／または大きさに切断してもよい。一実施形態では、コーティングされたポリイミドを、印刷ヘッドの中間部の部分にレーザー切断する。

その後、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を用い、第２基材をポリイミド膜第１基材に結合してもよい。一実施形態では、第２基材は、金属層またはポリマー層、例えば、ステンレス鋼層、アルミニウム層、またはポリイミド膜であってもよい。一実施形態では、第２基材を、第１基材の上にあるＢステージ化した薄膜エポキシ接着剤と物理的に接触した状態で配置し、印刷ヘッドサブアセンブリを作成し、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤が、第１基材と第２基材の間に挟まれる。次いで、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を硬化させ、完全に硬化したエポキシ接着剤を生成し、第１基材を第２基材に結合する。

一実施形態では、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤の完全な硬化は、ジェットスタックアセンブリプロセスの一部として、印刷ヘッドサブアセンブリをジェットスタックプレスに配置することによって行うことができる。印刷ヘッドアセンブリ中のジェットスタックプレスの使用は、当該技術分野でよく知られている。この特定のプロセスを用い、印刷ヘッドサブアセンブリに、約１．０ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉ、または約１０ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉ、または約５０ｐｓｉ〜約２００ｐｓｉのプレス圧を加えてもよい。圧力を加えている間、印刷ヘッドサブアセンブリに、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を完全に硬化するのに十分な温度（例えば、約１００℃〜約３００℃、または約１５０℃〜約２００℃、または約１８０℃〜約１９０℃）にして、完全に硬化した接着剤を作成してもよい。約２０分〜約２００分、または約６０分〜約１００分の期間、圧力および温度を印刷ヘッドサブアセンブリに加えてもよい。

試験中に、結合後の接着剤の剪断強度は、接着剤の厚みに逆比例し、エポキシ接着剤の厚みが約３．０μｍまで下がっていたことがわかった。約３．０μｍ未満の厚みの接着剤では試験を行わなかった。

一実施形態では、エポキシ接着剤を使用してもよい（図１を参照すると、外部マニホルド接着剤１８、ダイバータを接続する接着剤２２、開口プレート接着剤４８、ボス外板接着剤７０、ダイアフラム接着剤７２、または一般的に、任意の印刷ヘッド接着剤）。エポキシ接着剤を使用し、１種類以上の金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、金属アロイなど）、１種類以上の半導体（例えば、ケイ素、ガリウムヒ素など）、および／または１種類以上の有機または無機のポリマー（例えば、ポリイミド、ナイロン、シリコーンなど）の任意の組み合わせを物理的に接着してもよい。

試験中に、上述の１つ以上のプロセスの実施形態にしたがって調製し、硬化したエポキシ接着剤は、印刷ヘッド用途に適した特徴および特性を示すことがわかった。ある試験では、硬化したエポキシ接着剤を用い、圧電要素をダイアフラムに接着し、硬化したエポキシ接着剤は、良好な熱酸化安定性を示した（すなわち、この材料は、ほとんど酸化しないか、まったく酸化しなかった）。１７０℃の熱い空気でエージングした後、連続した８５日間の試験の後、エージングに起因するジェットスタックの開きはない。対照的に、ある従来の接着剤は、１７０℃の熱い空気でエージングしたとき、硬さが増し、連続試験３５日の間に欠陥が生じる。

さらに、過酷なインクにさらされている間の接着剤の重量増加（すなわち、質量取り込み）によって、膨潤が起こり、高温高圧での使用中に印刷ヘッドの漏れまたは破裂が起こることがある。本教示の一実施形態では、ゲルＵＶインクにさらされると、硬化したエポキシ接着剤は、重量増加および膨張が抑えられ（すなわち、重量増加が２％未満）、そのため、過酷なインクに適合する。対照的に、印刷ヘッドの製造で用いられるある種の従来のインクは、過酷なインクにさらされると、顕著な重量変化を示し、ある場合には、試験１０００時間未満で重量変化率が１６０％と大きかった。ＵＶインクに浸す試験中に、ポリアミド−イミド接着剤は、１４週間後に重量増加が２８％であり、エポキシ−アクリル系接着剤は、１週間後に重量上昇が６８％であり、改質したアクリル接着剤は、２週間後に重量上昇が６８％であり、ニトリルフェノール系接着剤は、ＵＶインク中に溶解した。

上述のプロセスの一実施形態を用いて調製し、作成した、硬化したエポキシ接着剤（すなわち、「本主題の材料」）は、以下に記載するように、印刷ヘッドの製造にとって望ましいいくつかの特徴を示した。

圧電要素で使用する圧電材料を高温にさらすと、極性が消えることがよく知られている。ある種のエポキシ接着剤は高温での硬化が必要であるが、２００℃以下の温度に約６０分〜約７０分さらすと、本主題の材料は完全に硬化する。

ある種のエポキシ接着剤は、高圧（例えば、２００ｐｓｉより大きな圧力）を用いて硬化するが、本主題の材料を２００ｐｓｉ以下、例えば、１００ｐｓｉ以下、例えば、約３０ｐｓｉの圧力で硬化してもよい。印刷ヘッド製造中に可能な場合には、高圧での組み立て処理中、圧電要素および電子回路のような種々の印刷ヘッド構造が損傷することがあるため、極端な圧力を避ける。それでも、接着剤の結合および印刷ヘッドの信頼性を高めるためにある種の従来の接着剤を用いる従来のプロセスでは、高圧を使用する。

硬化した接着剤の寸法が５％以上変化すると、接着剤の浸潤またはにじみ出しが生じ、高圧印刷中にインクが漏れるか、または印刷ヘッドが破裂することがある。例えば、固体インクジェット印刷ヘッド内の圧力は、１０ｐｓｉに達することがある。本主題の材料は、５％未満のにじみ出しを示した。

ある種の接着剤は、表面粗さが高く、例えば、ピークからピークまでが０．５μｍより大きい。表面が粗いことによって、接着剤の中に気泡が入り込むことがあり、温度を変化させている間に膨張したり、収縮したりして、高圧印刷中に接着剤を疲労させ、インクの漏れまたは印刷ヘッドの破裂を引き起こすことがある。本主題の材料は、ピークからピークまでが０．５μｍ未満である材料表面平坦度（両側）を示した。

金属と金属、金属とポリイミド、またはポリイミドとポリイミドの十分な結合を与えるために、接着剤は、材料にかかわらず、ラップ剪断強度が約２００ｐｓｉより大きくなければならない。ある種の接着剤は、この許容度を最低限満たすか、この許容度を満たさないか、または室温でのみこの許容度を満たす。本主題の材料は、室温（２０℃）および１１５℃で、約５．０μｍの厚みで約１０００ｐｓｉのラップ結合強度を示した。この試験のために、エポキシ接着剤を１９０℃の温度、２００ｐｓｉで７０分間硬化させた。

上述のように、接着剤は、ＵＶゲルインクおよび顔料インクのような有機インクにさらされたときに、化学的に安定でなければならない。ある種のインクは、インクにさらされたときに膨潤するか、または酸化することがある。対照的に、本主題の材料は、顔料インクおよびＵＶゲルインクに３０週間連続的にさらしたとき、重量減少をほとんど示さないか、またはまったく示さなかった（２％未満）。さらに、本主題の材料は、酸化に耐え、ＰＺＴエージング試験から、本主題の材料が１７０℃の熱い空気に８０日さらされたとき、ジェットスタックの開きが観察されなかった。

接着剤を使用し、２種類の導電性表面を物理的に連結してもよいため、接着剤は、非導電性でなければならない（すなわち、絶縁体）。ある種の接着剤は、導電性または半導電性であるが、本主題の材料の体積抵抗は、約１０×１０^１２ｏｈｍ−ｃｍであってもよい。

隣接する層の間でのインクの漏れを減らすために、接着剤の中のフィラー材料の粒径は、可能な限り小さくすべきである。本主題の材料の中のフィラーは、最大粒径が直径で１．０μｍ未満である。

費用を最小限にするために、接着剤は、長い貯蔵寿命をもつべきである。本主題の材料は、貯蔵寿命が２０℃で１ヶ月より長く、０℃で少なくとも１年である。

積層した印刷ヘッド構造を作成した後、印刷ヘッドをインク２０６（図２）、例えば、ＵＶインクまたは顔料インクで満たす。これらのインクは、特に、従来の技術を用いて塗布され、印刷ヘッド内でインクにさらされる従来のエポキシ接着剤と化学反応性である。一実施形態では、本主題の材料は、インクとの化学反応が抑えられ、例えば、重量増加、膨張、酸化が抑えられる。

図２は、本教示の一実施形態を含む少なくとも１つの印刷ヘッド２０４が装着され、印刷ヘッド２０４を包むプリンタ筐体２０２を備えるプリンタ２００を示す。操作中に、インク２０６を１つ以上の印刷ヘッド２０４から放出させる。デジタルによる指示にしたがって印刷ヘッド２０４を操作し、印刷媒体２０８（例えば、紙シート、プラスチックなど）の上に望ましい画像を作成する。印刷ヘッド２０４は、印刷媒体２０８に対し、走査運動で前後に移動し、１幅ごとに印刷画像を作成してもよい。または、印刷ヘッド２０４を固定したままに保持し、印刷媒体２０８を印刷ヘッド２０４に対して動かし、印刷ヘッド２０４が１回通過する幅と同じ画像を作成してもよい。印刷ヘッド２０４は、印刷媒体２０８より狭くてもよく、同じ幅であってもよい。別の実施形態では、印刷ヘッド２０４は、その後に印刷媒体に転写するために、中間体表面、例えば、回転ドラムまたはベルト（単純化のために示さない）に印刷することができる。

Claims (10)

1. インクジェット印刷ヘッドを作成するための方法であって、
   クレゾールノボラック樹脂とジシアンジアミド硬化剤とを混合し、エポキシ接着剤を得ることと；
   前記エポキシ接着剤を溶媒に溶解し、希釈エポキシ接着剤をコーティング可能な形態で作成することと；
   金属およびポリマーの少なくとも１つを含む第１基材を希釈エポキシ接着剤でコーティングすることと；
   第１基材を前記希釈エポキシ接着剤でコーティングした後、希釈エポキシ接着剤から溶媒を蒸発させることによってエポキシ接着剤をＢステージ化し、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を作成することと；
   Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤と、金属およびポリマーの少なくとも１つを含む第２の基材とを接触させ、印刷ヘッドサブアセンブリを作成し、このＢステージ化した薄膜エポキシ接着剤が、第１基材と第２の基材の間に挟まれていることと；
   Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を完全に硬化させ、完全に硬化したエポキシ接着剤を作成し、完全に硬化したエポキシ接着剤を用い、第１の印刷ヘッド基材を第２の印刷ヘッド基材に結合させることとを含む、方法。
2. 印刷ヘッドサブアセンブリをジェットスタックプレスに置くことと；
   前記ジェットスタックプレス内で印刷ヘッドサブアセンブリに約５０ｐｓｉ〜約２００ｐｓｉの圧力を加えることと；
   前記ジェットスタックプレス内で印刷ヘッドサブアセンブリに約１５０℃〜約２００℃の温度を加えることとを含む方法を用い、Ｂステージ化した薄膜エポキシ接着剤を完全に硬化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１基材が、ポリイミド第１基材であり、前記方法が、ポリイミド第１基材を希釈エポキシ接着剤でコーティングする前に、ポリイミド第１基材に酸素プラズマを照射することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１基材が、ポリイミド第１基材であり、前記第２基材が、金属第２基材であり、前記方法が、ポリイミド第１基材を希釈エポキシ接着剤でコーティングする前に、ポリイミド第１基材に酸素プラズマを照射することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. クレゾールノボラック樹脂を提供することをさらに含み、クレゾールノボラック樹脂の化学構造が、
   

   

   を含む、請求項１に記載の方法。
6. ジシアンジアミド硬化剤を提供することをさらに含み、ジシアンジアミド硬化剤の化学構造が、
   

   

   を含む、請求項５に記載の方法。
7. インクジェット印刷ヘッドであって、
   第１基材と；
   第２基材と；
   第１基材と第２基材の間に挟まれ、第１基材を第２基材に物理的に接続し、
   クレゾールノボラック樹脂とジシアンジアミド硬化剤とを含み、
   ピークからピークまでが０．５ミクロン以下である材料表面平坦度を有し、
   第１基材を第２基材に結合するラップ剪断強度が２００ｐｓｉより大きく；
   電気絶縁体である、エポキシ接着剤と；
   エポキシ接着剤と物理的に接触するインクジェット印刷インクヘッド内にあるインクとを含み、このインクが紫外線ゲルインクまたは顔料インクであり、インクに連続的に３０週間さらされたときに、エポキシ接着剤は、質量取り込みが２％未満である、インクジェット印刷ヘッド。
8. 前記エポキシ接着剤の貯蔵弾性率が、温度２０℃で約１００メガパスカル（ＭＰａ）〜約１５００ＭＰａであり、温度１２０℃で約３ＭＰａ〜約７００ＭＰａである、請求項７に記載のインクジェット印刷ヘッド。
9. 前記エポキシ接着剤は、複数の粒状物を含むフィラー材料をさらに含み、複数の粒子は、それぞれ最大直径が１μｍである、請求項７に記載のインクジェット印刷ヘッド。
10. 前記エポキシ接着剤は、貯蔵寿命が２０℃で１ヶ月より長く、０℃で１年より長い、請求項７に記載のインクジェット印刷ヘッド。

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