JP2014223802A - 高密度印刷ヘッド中の印刷ヘッド構造を製造するための中間部のエポキシ接着剤を結合させるプロセス - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット印刷ヘッドの作成において、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、使用中に高温での酸化に十分に耐えられ、高温下でのインクによる接着剤の重量増加および膨潤を抑制できる接着方法の提供。
【解決手段】第１基材および第２基材にエポキシ接着剤を接着した後、第１基材、第２基材およびエポキシ接着剤を約１０分〜約２０分継続して約８０℃〜約１４０℃の温度まで加熱することによってエポキシ接着剤を部分的に硬化させることと、エポキシ接着剤を部分的に硬化させた後、第１基材、第２基材およびエポキシ接着剤を、プレス内で、約２０分〜約２００分継続して、４０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの圧力で１００℃〜３００℃の温度まで加熱することによって、エポキシ接着剤を完全に硬化させることと、を含む、方法。
【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。

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、第１基材の第１表面を４０℃〜１２０℃の温度まで加熱することと、第１基材の加熱した第１表面を、エポキシ接着剤の第１表面と接触させ、第１基材の第１表面にエポキシ接着剤を接着させることと、エポキシ接着剤の第２表面または第１基材の第２表面の上にあるいずれかの剥離ライナー全体にわたってローラーを動かし、エポキシ接着剤の第１表面と第１基材の第１表面の界面にある気泡を取り除くことと、第１基材とエポキシ接着剤を２２℃以下の温度まで冷却することとを含んでいてもよい。その後、この方法は、第２基材の第１表面を４０℃〜１２０℃の温度まで加熱することと、第１基材の第１表面に接着したエポキシ接着剤を用い、第２基材の加熱した第１表面と、エポキシ接着剤の第２表面とを接触させ、第２基材の第１表面にエポキシ樹脂を接着させこととをさらに含んでいてもよい。この方法は、第２基材の第２表面全体にわたってローラーを動かし、エポキシ接着剤の第２表面と第２基材の第１表面の界面にある気泡を取り除くことと、次いで第１基材および第２基材にエポキシ接着剤を接着した後、第１基材、第２基材およびエポキシ接着剤を約１０分〜約２０分継続して約８０℃〜約１４０℃の温度まで加熱することによってエポキシ接着剤を部分的に硬化させることとをさらに含んでいてもよい。エポキシ接着剤を部分的に硬化させた後、第１基材、第２基材およびエポキシ接着剤を、プレス内で、約２０分〜約２００分継続して、４０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの圧力で１００℃〜３００℃の温度まで加熱することによって、エポキシ接着剤を完全に硬化させる。

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とビスフェノールＡエポキシ樹脂とを含んでいてもよく、第１基材を第２基材に結合するラップ剪断強度を２００ｐｓｉより大きくすることができる。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あるインクをさらに含んでいてもよく、このインクは、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２０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０．４％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よる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図である。 図２は、本教示の一実施形態による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軽減することができる。

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Ｔｅｃｈ膜ＴＦ００６３−８６（すなわち、ＴＦ００６３−８６）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ＴＦ００６３−８６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、ＴＦ００６３−８６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、硬膜剤）を含む。さらに具体的には、ＴＦ００６３−８６エポキシ膜接着剤は、２種類のビスフェノールＡエポキシ樹脂、クレゾールノボラック樹脂、イミダゾールアミン硬膜剤および潜在性硬化剤、ジシアンジアミド（すなわち、「ＤＩＣＹ」）を含む基本構成要素のブレンドである。硬膜剤および潜在性硬化剤とカップリングしたビスフェノールＡエポキシ樹脂（ＤＧＥＢＡ樹脂）およびクレゾールノボラック樹脂のブレンドは、ある種の他の接着剤よりも十分な熱酸化耐性、良好な加工性、長い可使時間および大きな耐熱性を与える。さらに、比較的少量（例えば、約２重量％〜３重量％）のＤＩＣＹ潜在性硬化剤が存在すると、他の場合では接着時に酸化しやすい硬化材料中の多くのアミン結合が減る。樹脂および硬化剤の化学物質の組み合わせおよび比率によって、室温での可視時間が延びる。溶媒（例えば、２−ブトキシエチルアセテート）を使用し、膜として使用するためにライナーにこの材料をコーティングし得るように、未硬化のエポキシブレンドを希釈してもよい。それに加え、接着剤膜の取り扱いの容易さを高めるために、最小限の量の溶媒が残っていてもよい。レーザーアブレーション操作によって、この膜を特定の幾何形状に正確に切断してもよいことが示される。

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。

使用する硬化剤はＤＩＣＹであってもよく、以下の形態、

を有している。

ＤＩＣＹは、本教示にしたがって処理したときに結晶を形成する代表的な潜在性硬化剤である。樹脂に分散した微粉末の形態で使用してもよい。この材料は、例えば、６〜１２ヶ月の非常に長い可使時間を有する。ＤＩＣＹは、高い温度で（例えば、約１６０℃〜約１８０℃）で約２０分〜約６０分かけて硬化する。硬化したＤＩＣＹ樹脂は、良好な接着性を有し、ある種の他の樹脂よりも染まりにくい。ＤＩＣＹを１成分接着剤、粉末塗料およびあらかじめ染みこませたコンポジット繊維（すなわち「プリプレグ」）で使用してもよい。

エポキシ接着剤で使用可能な別の共硬化剤は、イミダゾールである。イミダゾールは、比較的長い可使時間、中程度の温度（８０℃〜１２０℃）で比較的短い継続時間熱処理することによって、高い熱変形温度を有する硬化した樹脂を作成する能力、および加工性を改良する中程度の反応性を有する種々の誘導体の利用可能性によって特徴づけられる。ＤＩＣＹとともに共硬化剤として使用する場合、イミダゾールは、ある種の他の共硬化剤とともに接着剤を使用する場合よりも、硬化した物質の良好な可使時間、迅速な硬化速度、高い耐熱性を示すことができる。

１つ以上が共硬化剤として含まれてもよい種々のイミダゾールのある代表的な化学構造は、１−メチルイミダゾール

が挙げられる。

ＴＦ００６３−８６を、第１の剥離ライナーと第２の剥離ライナーの間に挟まれる固体接着剤として供給してもよく、接着剤を使用し、第１基材を第２基材に接続する。本教示の一実施形態では、剥離ライナーを除去して第１の接着剤表面を露出させ、第１の接着剤表面を第１基材表面と接触させ、第２の剥離ライナーを除去して第２の接着剤表面を露出させ、第２の接着剤表面を第２基材表面と接触させる。以下に記載する実施形態は、第１の剥離ライナーと第２の剥離ライナーの間に挟まれる固体接着剤を参照するが、他の実施形態も想定される。

本教示の一実施形態では、接着剤を使用し、接着剤を塗布するための特定のプロセスを用い、２つの表面を接着または結合してもよい。このプロセスは、異なる塗布プロセスを使用する場合には見出されない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てもよい。捕捉された気泡がほとんど生成しないか、またはまったく生成せずに、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ＴＦ００６３−８６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。

ＴＦ００６３−８６接着剤を用いて２つ以上の表面を接続するための手順は、以下のプロセスの一実施形態を含んでいてもよい。このプロセスは、説明を簡単にするため、ＴＦ００６３−８６膜を用いてポリイミド膜を第１基材として、ステンレスシートを第２基材として接続することを参照しつつ記載されるが、ＴＦ００６３−８６エポキシ接着剤を使用し、他の基材（例えば、種々の金属、ポリイミド層、ポリイミド以外のポリマー、およびこれらの組み合わせ）を一緒に接続してもよいことが理解されるだろう。

一実施形態では、表面調製プロセスを用いて、結合すべき基材表面を調製する。基材材料の組成は、用途によって変わり、金属、例えば、ステンレスまたはアルミニウムまたはポリマー、例えば、ポリイミドその他を含んでいてもよい。表面の調製は、溶媒、例えば、イソプロピルアルコール（イソプロパノール、ＩＰＡ）を用いて第１基材および第２基材を洗浄し、微量の混入物質、例えば、油および空気を含む粒状物を除去することを含んでいてもよい。

溶媒を用いて、結合する表面を洗浄した後、表面調製は、結合する表面に対し、プラズマ洗浄プロセスを行うことも含んでいてもよい。一実施形態では、プラズマ洗浄プロセスは、約２分〜約１０分継続する酸素プラズマ洗浄プロセスを含んでいてもよい。プラズマ洗浄プロセスを使用し、結合する表面から混入物質をさらに除去し、基材を粗面化し、粘着性を高めるために、結合する表面積を大きくしてもよい。

表面調製の後、接着剤を用いて接着するために、接着剤および第１基材を調製する。一実施形態では、固体接着剤の第１表面から第１の剥離ライナーを除去する。第１基材の少なくとも結合する表面を、約４０℃〜約１２０℃、または約５０℃〜約１００℃、または約５０℃〜約６０℃の接着温度まで加熱する。例えば、第１基材をホットプレートで、またはオーブン内で加熱することによって、この加熱を行ってもよい。第１基材全体を加熱してもよく、または、結合する表面のみを加熱してもよい。第１基材の結合する表面を加熱した後、例えば、接着剤の第１表面を、第１基材が、結合する表面に接するように配置することによって、固体接着剤の第１表面を、第１基材の結合する表面と接触させ、接着剤に第１基材を接着する。

接着温度で、第１基材−接着剤の集合体を、接着剤の第２表面に接触している露出した第２の剥離ライナー全体に、第１基材の第２表面（背面側）全体に、またはその両方に加圧しつつローラーを動かすことによってロール処理する。このロール処理段階は、接着剤の第１表面と第１基材の結合する表面の界面にある気泡を除去するのを助ける。一実施形態では、ローラーを、加圧状態で、例えば、表面に対して約１ｐｓｉ〜約１０ｐｓｉ、または約１ｐｓｉ〜約５ｐｓｉのローラー圧で第１基材−接着剤の集合体全体をロール処理してもよい。

この処理段階の後で、第１基材−接着剤の集合体を２２℃以下の周囲温度まで冷却し、接着剤に接着する第１基材を得る。この接着手順は、基材の上で接着剤を濡らし、気泡を減らすか、またはなくすのに役立つ。

その後、固体接着剤の第２表面から第２の剥離ライナーを除去する。第２基材の少なくとも結合する表面を、第１基材について上に記載したように、約４０℃〜約１２０℃、または約５０℃〜約１００℃、または約５０℃〜約６０℃の接着温度まで約１分〜約５分継続して加熱する。例えば、第２基材をホットプレートで、またはオーブン内で加熱することによって、この加熱を行ってもよい。第２基材全体を加熱してもよく、または、結合する表面のみを加熱してもよい。第２基材の結合する表面を加熱した後、例えば、接着剤の第２表面を、第２基材の結合する表面に接するように配置することによって、固体接着剤の第２表面を、第２基材の結合する表面と接触させ、接着剤に第２基材を接着する。

接着温度で、第２基材−接着剤の集合体を、第２基材の背面全体に加圧しつつローラーを動かすことによってロール処理し、接着剤の第２表面と第２基材の結合する表面の界面にある気泡を除去するのに役立つ。一実施形態では、ローラーを、加圧状態で、例えば、表面に対して約１ｐｓｉ〜約１０ｐｓｉ、または約１ｐｓｉ〜約５ｐｓｉのローラー圧で第２基材−接着剤の集合体全体をロール処理してもよい。第２基材−接着剤の集合体をロール処理した後、第１基材および第２基材は、接着性ＴＦ００６３−８６接着剤を用い、部分的に粘着する。第１基材と第２基材とＴＦ００６３−８６接着剤を含む３層の集合体を周囲温度まで冷却してもよく、または、例えば、以下に記載するような部分的な硬化温度まで温度を上げることによって、冷却することなく次の処理段階に直接進んでもよい。３層の集合体を参照してこのプロセスを記載してきたが、３層の集合体は、例えば、他のＴＦ００６３−８６接着層または既存のＴＦ００６３−８６接着剤の他の部分を用い、この３層の集合体に接続したさらなる基材を含んでいてもよい。

第２基材−接着剤の集合体をロール処理して３層の集合体を作成した後、接着剤の部分的な硬化プロセスを行う。３層の集合体を、約８０℃〜約１４０℃、または約９０℃〜約１２０℃、または約１００℃〜約１２０℃、例えば、約１２０℃の部分的な硬化温度まで加熱してもよい。３層の集合体を、例えば、ホットプレートで、またはオーブン内で加熱してもよい。３層の集合体が部分的な硬化温度に達したら、３層の集合体に約１０分〜約２０分、例えば、約１５分継続して熱を加える。この部分的な硬化プロセスは、この後の処理中の接着剤のにじみ出しを減らし、最低限にするか、またはなくすのに重大な段階である。この部分的な硬化段階の温度および／または継続時間が不十分であるか、または過剰である場合、接着剤がにじみ出し、接着剤が過剰に硬化するか、または接着剤の構成要素の損傷が起こる場合がある。

部分的な硬化プロセスの後、例えば、ジェットスタックプレス中、３層の集合体を加圧状態で最終的な結合温度まで加熱して結合プロセスを完了させ、完全に硬化した接着剤を作成する。一実施形態では、この集合体を、約１００℃〜約３００℃、または約１５０℃〜約２００℃、または約１８０℃〜約２００℃、例えば約１９０℃の最終的な結合温度まで加熱する。３層の集合体が最終的な結合温度に達したら、３層の集合体に約２０分〜約２００分、または約６０分〜約１００分、例えば、約７０分継続して熱を加える。最終的な結合温度を適用している間、約４０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉの結合圧力、または７０ｐｓｉ以下の圧力、または最大で７０ｐｓｉの圧力、例えば、約５５ｐｓｉの圧力を、ジェットスタックプレスの中で３層の集合体に加える。結合圧力を加えつつ、最終的な結合温度で上述の継続時間、接着剤を硬化させた後、圧力および温度を周囲レベルまで下げ、結合プロセスを終了させる。本開示の目的のために、「完全に硬化した」接着剤は、印刷ヘッドの使用のために十分に硬化させた（例えば、９５％より高く硬化した）接着剤を指す。硬化剤（例えば、ＤＩＣＹ）および／または共硬化剤（例えば、イミダゾール）が、例えば、完全に硬化した接着剤が１００％硬化しているか否かにかかわらず、完全に硬化した接着剤の中に残っていてもよく、または残っていなくてもよい。一実施形態では、前硬化した配合物中のエポキシと硬化剤の比率に依存して、接着剤が１００％硬化した場合であっても、硬化後に硬化剤（例えば、ＤＩＣＹ）がマトリックス中に残っていてもよい。

一実施形態では、ＴＦ００６３−８６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として）。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続してもよい。

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、印刷ヘッド用途によく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、上述の実施形態にしたがって調製したＴＦ００６３−８６接着剤を含む接着剤サンプル中に、ドリルでノズルを開け、気泡について評価した。このプロセスを用い、２０μｍを超える気泡は検出されなかった。

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。上述の実施形態にしたがって処理した５００μｍノズルを用い、ステンレス層とポリイミド層の間に挟まったＴＦ００６３−８６接着剤を含む集合体で、にじみ出し試験を行った。完成した接着剤は、厚みが約１ｍｉｌであった。ジェットスタックプレス中で最終的な結合の後に、すべてのノズルは開いていた。この同じプロセスを用いて調製した異なる印刷ヘッド接着剤は、ノズルが完全に閉じ、満足のいくように機能しなかった。さらに、部分的な硬化段階のない同じ接着剤もうまくいかなかった。

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。ラップ剪断サンプルの調製において、ステンレス被着体をＩＰＡ超音波浴で５分間かけて洗浄し、次いで、さらに４分間、洗浄剤で超音波洗浄し、その後、脱イオン水で５分間洗浄した後、オーブンによって１００℃で３０分間乾燥させ、次いで、プラズマ洗浄した。ＴＦ００６３−８６接着剤を、上述のように被着体の間に厚み１．０ｍｉｌで結合させた。０．６２ｉｎ^２の面積について、最大負荷は、１６２７．２ポンド力（ｌｂｆ）であることがわかり、第１基材を第２基材に結合するラップ剪断強度は、２６００ｐｓｉより大きいことがわかった（２６２５ｐｓｉ）。したがって、上述の方法にしたがって調製された材料は、印刷ヘッド用途にとって良好な結合強度を示した。

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場合、過酷なインクに９０℃で連続して２０週間さらされると、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０．４％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。

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、約５５ｐｓｉ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。

ＴＦ００６３−８６接着剤を用いて図１の構造のような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（質量取り込み）が抑えられる。

さらに、一実施形態では、エポキシ接着剤の貯蔵弾性率は、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。一実施形態の接着剤は、さらに、貯蔵寿命が２０℃で１ヶ月より長くてもよく、０℃で１年より長くてもよい。

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、複数の粒子を含んでいてもよく、複数の粒子それぞれの最大直径（または任意の方向での最大寸法）が１．０μｍ以下である。フィラー材料は、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、アルミナ三水和物、硫酸バリウム、チタニアおよびカオリンクレーのうち、１つ以上を含んでいてもよい。

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、
   第１基材の第１表面を４０℃〜１２０℃の温度まで加熱することと、
   前記第１基材の前記加熱した第１表面を、エポキシ接着剤の第１表面と接触させ、前記第１基材の前記第１表面に前記エポキシ接着剤を接着させることと、
   前記エポキシ接着剤の第２表面または前記第１基材の第２表面の上にあるいずれかの剥離ライナー全体にわたってローラーを動かし、前記エポキシ接着剤の前記第１表面と前記第１基材の前記第１表面の界面にある気泡を取り除くことと、
   前記第１基材と前記エポキシ接着剤を２２℃以下の温度まで冷却することと、次いで
   第２基材の第１表面を４０℃〜１２０℃の温度まで加熱することと、
   前記第１基材の前記第１表面に接着した前記エポキシ接着剤を用い、前記第２基材の前記加熱した第１表面と、前記エポキシ接着剤の第２表面とを接触させ、前記第２基材の前記第１表面に前記エポキシ樹脂を接着させことと、
   前記第２基材の第２表面全体にわたってローラーを動かし、前記エポキシ接着剤の前記第２表面と前記第２基材の前記第１表面の界面にある気泡を取り除くことと、次いで
   前記第１基材および前記第２基材に前記エポキシ接着剤を接着した後、前記第１基材、前記第２基材および前記エポキシ接着剤を約１０分〜約２０分継続して約８０℃〜約１４０℃の温度まで加熱することによって前記エポキシ接着剤を部分的に硬化させることと、
   前記エポキシ接着剤を部分的に硬化させた後、前記第１基材、前記第２基材および前記エポキシ接着剤を、プレス内で、約２０分〜約２００分継続して、４０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの圧力で１００℃〜３００℃の温度まで加熱することによって、前記エポキシ接着剤を完全に硬化させることと、を含む、方法。
2. 前記第１基材を前記加熱することが、前記第１基材を５０℃〜６０℃の温度まで加熱し、
   前記第２基材を前記加熱することが、前記第２基材を５０℃〜６０℃の温度まで加熱し、
   前記エポキシ接着剤を前記部分的に硬化させることが、前記エポキシ接着剤を約１２０℃の温度まで加熱し、
   前記エポキシ接着剤を前記完全に硬化させることが、前記エポキシ接着剤を約５５ｐｓｉの圧力で約１９０℃の温度まで加熱することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記エポキシ接着剤の前記第２表面または前記第１基材の第２表面の上にあるいずれかの前記剥離ライナー全体にわたって前記ローラーを前記動かすことが、１ｐｓｉ〜１０ｐｓｉのローラー圧で行われ、
   前記基材の前記第２表面全体にわたって前記ローラーを前記動かすことが、１ｐｓｉ〜１０ｐｓｉのローラー圧で行われることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１基材の前記第１表面および前記第２基材の前記第１表面を溶媒中で洗浄することと、
   前記第１基材の前記第１表面および前記第２基材の前記第１表面を前記溶媒中で洗浄した後に、前記第１基材の前記第１表面および前記第２基材の前記第１表面にプラズマをあて、前記第１基材の前記第１表面および前記第２基材の前記第１表面をさらに洗浄することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１基材は、ポリマーおよび金属のいずれかであり、前記第２基材は、ポリマーおよび金属のうちもう一方である、請求項１に記載の方法。
6. 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、
   前記第１基材と前記第２基材の間に挟まれ、前記第１基材を前記第２基材に物理的に接続し、
   クレゾールノボラックとビスフェノールＡエポキシ樹脂と、
   前記第１基材を前記第２基材に結合するラップ剪断強度が２００ｐｓｉより大きい、エポキシ接着剤と、
   前記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、前記インクが紫外線ゲルインクまたは顔料インクであり、前記インクに連続的に２０週間さらされたときに、前記エポキシ接着剤は、質量取り込みが０．４％未満である、インクジェット印刷ヘッド。
7. 前記クレゾールノボラック樹脂の化学構造が、
   

   

   を含む、請求項６に記載のインクジェット印刷ヘッド。
8. 前記エポキシ接着剤が、ジシアンジアミド硬化剤をさらに含み、前記ジシアンジアミド硬化剤の化学構造が、
   

   

   を含む、請求項６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が、イミダゾール共硬化剤をさらに含み、前記イミダゾール共硬化剤の化学構造が、
   

   

   である、請求項６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、前記第１基材を前記第２基材に結合するラップ剪断強度が２６００ｐｓｉより大きい、請求項６に記載のインクジェット印刷ヘッド。

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