JP2015009409A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録素子基板とタンクケースとを接着剤を介して貼合わせる製造方法において、接着剤のはみ出しを抑制し、接着剤の外周部分に薄膜が発生することを抑制した液体吐出ヘッドの製造方法を提供すること。【解決手段】 液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持するタンクケースと、前記記録素子基板と前記タンクケースとを貼り合わせる接着剤と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記タンクケースに、光硬化性接着剤を含有する前記接着剤を塗布しながら、前記接着剤の少なくとも外周部分に第一の光照射を行なう工程と、前記接着剤の少なくとも前記外周部分以外に第二の光照射を行ない、前記記録素子基板とタンクケースを貼り合わせる工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。【選択図】 図２

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

インクジェット記録ヘッド等の液体吐出ヘッドは、インクに代表される液体を吐出する吐出口と、吐出口に対応して設けられるエネルギー発生素子とが設けられた記録素子基板を備える構成が知られている。記録素子基板は、液体吐出ヘッドの筐体の一部であるタンクケースと、接着剤を介して貼り合わされる。一般的に、接着剤による貼り合わせでは、接着剤をディスペンサーにて塗布した後、接着剤を硬化反応によって硬化させている。

接着剤は、流路の一部を構成する。よって、接着剤が特に流路側にはみ出さないことが求められる。接着剤のはみ出しの抑制方法として、特許文献１には、ノズル開口部の外周部分に事前に硬化させた土手部を形成することが記載されている。

特開２００８−１８８８６９号公報

特許文献１に記載の技術では、接着剤を部分的に硬化させているため、接着剤をタンクケースに塗布して記録素子基板を貼合わせる時に、接着剤の押込み量で高さを規制する製法には適さない。土手部以外の未硬化の樹脂が押込み時に行き場を失い強い圧力のかかる部分で、土手部分を破って未硬化成分が予期せぬ場所ではみ出す状態となることがある。また、塗布した後に光照射や加熱処理で土手を形成する場合、接着剤の粘度が低いと塗布の時点から接着剤の内部組成の変化が生じる。このため、土手の外周部分にはブリードによる薄膜が発生してしまうことがある。

また、接着剤として、遅延硬化型の光硬化性樹脂組成物が用いられることがある。この場合、接着剤を塗布した後、所定のプロセス時間を設けた後に十分に硬化させるまでに相応の時間がかかる。よって接着剤の内部での流動、拡散により、接着剤の表面と内部で特定成分の偏在が発生することがある。特に塗布後の接着剤の流動を見越したプロセスをとる場合、接着剤の粘度が低いと、貼り合わせ時の流路部分の接着剤のはみ出しの制御が課題となる。接着剤のはみ出しには、流路予定部分にせり出すマクロなはみ出しと、硬化性のある接着剤成分の硬化反応性の差により生じるミクロなブリードによるはみ出しがある。特に塗布から次工程までの滞留時間に、接着剤の外周部分にブリードによる薄膜が発生することがある。この薄膜は、内部と成分配合比が異なり低分子量成分が偏在しており、耐液体（インク）性が低い傾向にある。

また、貼り合わせ時の記録素子基板側の接着剤への押し込み量が多くなると接着剤のはみ出し量も大きくなり、流路の幅が狭くなるためインク吐出性能に影響を与える。

そこで、本発明では、記録素子基板とタンクケースとを接着剤を介して貼合わせる製造方法において、接着剤のはみ出しを抑制し、接着剤の外周部分に薄膜が発生することを抑制した液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持するタンクケースと、前記記録素子基板と前記タンクケースとを貼り合わせる接着剤と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記タンクケースに、光硬化性接着剤を含有する前記接着剤を塗布しながら、前記接着剤の少なくとも外周部分に第一の光照射を行なう工程と、前記接着剤の少なくとも前記外周部分以外に第二の光照射を行ない、前記記録素子基板とタンクケースを貼り合わせる工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。

本発明によれば、記録素子基板とタンクケースとを接着剤を介して貼合わせる製造方法において、接着剤のはみ出しを抑制し、接着剤の外周部分に薄膜が発生することを抑制した液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

本発明により製造される液体吐出ヘッドの一例を示す図。 図１のＡ部の光硬化接着剤の塗布領域を示す図。 記録素子基板の概略図。 接着剤塗布及びＵＶ照射装置の概略図。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。

本発明で用いる光源は、光硬化性接着剤１９の活性種を励起させ硬化反応を促進するものであれば特に限定されずに用いることができる。光硬化性接着剤１９としてはラジカル重合系のアクリル系樹脂組成物やイオン重合系のエポキシ系樹脂組成物が用いられる。このため、紫外線照射装置を使用することが好ましい。光源としては低圧水銀ランプ：１８５〜２５４ｎｍ、高圧水銀ＵＶランプ：３６５ｎｍ、メタルハライドＵＶランプ：２００〜４００ｎｍ、エキシマランプ、超高圧ＵＶランプ等があり、光硬化性接着剤１９の反応開始波長に併せてランプを選択する。また発光部の発熱量が少ないＵＶ−ＬＥＤ光源を用いてもよい。

本発明に用いる光硬化性接着剤１９は、イオン重合反応機構により硬化する接着剤を用いることが好ましい。これによれば、短時間での接着が可能となる。イオン重合反応機構により硬化する接着剤としては、例えばカチオン重合型のエポキシ樹脂組成物を好ましく挙げることができる。カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物の中でも、遅延硬化性の樹脂組成物が有効である。また、エポキシ樹脂、光開始剤、反応性希釈剤の基本組成に加えてチクソ剤、シランカップリング剤、増感剤等の充填剤を硬化性、流動性を調整する為に適宜添加してもよい
光硬化性接着剤１９が、２種以上の樹脂を含有していると、薄膜が発生しやすい。光硬化性接着剤１９は耐インク性、流動性、光反応性、硬化特性等の機能を発現させるため、多成分系で基本的には相溶した状態であるが、塗布後に表面付近に低分子量成分がブリードして外周部分に薄膜が発生することがある。そのため耐インク性が低下する。少なくとも２種以上の樹脂からなる接着材組成物で、表面と内部で樹脂の反応速度の差が生じて表面には反応性の低い樹脂成分や低分子量成分の割合が内部に比べて高い薄膜が発生すると考えられる。これらの薄膜の発生の原因となる接着剤成分の偏在は光を照射して開始反応を起こした時点から起きており、塗布終了時点での対処では解決が困難である。

本発明では、開始反応と同時に始まる低分子量成分のブリードを、塗布とほぼ同時に外周部分に光照射を行なうことで、外周部分に先に硬化反応を起こして粘度を上昇させて、内部からのブリードを防止している。

図１は液体吐出ヘッドの分解斜視図である。タンクケース５には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色の記録液（不図示）が収容されている。さらに、タンクケース５には、各記録液を保持するための吸収体（不図示）が収容されている。モールド成形により成形されたタンクケース５の底部の接合面６には、記録液吐出用の記録素子基板１が貼り合わされる。尚、以下で説明する実施形態においては、タンクケース５は形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを３５質量％混入した樹脂材料で成形している。タンクケースは、記録素子基板は支持している。

図３は、記録素子基板１の概略図であり、図３（ａ）は被記録媒体側（表面）を、（ｂ）はタンクケース５側（裏面）を示した図である。記録素子基板１には、液体を吐出するためのエネルギー発生素子（不図示）、流路（不図示）、吐出口１４、および記録液供給口１５が予め形成されている。記録素子基板１は、電気配線テープ２と接合されている。また、図１に示すように、電気配線テープ２には、記録素子基板１を組み込むためのデバイスホール１１と、記録素子基板１の電極１２に対応する電気配線（リード）３とが形成されている。さらに、記録装置本体からの駆動制御信号を受け取るための外部信号入力端子１３を有し、この外部信号入力端子１３と電気配線テープ２とは銅箔の配線でつながっている。

記録素子基板１とインクを貯留、供給するためのタンクケース５との貼り付けには、インク液の水分及び着色成分、溶剤分に対して化学的に安定な接着剤が求められる。記録素子基板１及びタンクケース５側のインク供給部分の周囲のインク接触部分に接インク性のある接着剤を硬化配置して、部材間の接着とインク漏れ抑制機能を持たせる。

光硬化性接着剤１９（図４）を塗布する方法としては液状インク、接着剤等を塗布する際に使用できるディスペンサー８を用いることができる。例えば圧力式のものや、ダイコーターのような塗布装置でも問題なく使用することができる。光硬化性接着剤１９をディスペンサー８に充填して圧力をかけて吐出を行ない、図２に示すタンクケース５の記録素子基板１貼合せ面の光硬化性接着剤の塗布領域４及び光照射領域１６に描画塗布を行なう。ディスペンサー８の描画の際には図４に示すような紫外線源７をディスペンサー８の動きに合わせて移動させ塗布直後の前記組成物の外周部分に紫外線を照射（第一の光照射）する。塗布の始め、塗布の終了部分にも確実に照射を行なう。更に記録素子基板１をタンクケース５に貼合わせる前に後工程の硬化処理を完了するのに必要な紫外線を塗布した前記組成物全面に照射する（第二の光照射）。この時塗布時に必要量の紫外線を与えた外周部分は光学的にマスクして余計な光量を与えないようにすることが好ましい。第一の光照射及び第二の光照射は、紫外線を用いて行うことが好ましい。

外周部分の幅については、接着剤の塗布幅、高さにより発生する薄膜の幅も変化するが、５０μｍ以下とすることが好ましい。第一の光照射における外周部分への光照射は、幅１００μｍ以下の部分に行うことが好ましい。このようにすることで、薄膜の発生を抑制することができる。尚、接着剤の外周部分とは、記録素子基板を上方からみたときに、接着剤の外周を少なくとも含む部分である。

以下、実施例について説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１に示した液体吐出ヘッド９の構成とした。

光硬化性接着剤１９を塗布する部分は、図１のＡ部を拡大した図２に示される記録素子基板１が接合される凹部にある光硬化性接着剤の塗布領域４及び光照射領域１６である。

本実施例では、ディスペンサー８のシリンジに充填した光硬化性接着剤１９を塗布領域４及び１６に描画塗布方法にて塗布した。

図４にタンクケース５の断面の一部と紫外線源７、ディスペンサー８の位置関係の概略図を示す。塗布幅、塗布高さはそれぞれ６００μｍ、１５０μｍとした。この時のディスペンサー８の移動に同期して紫外線源７（ＵＶ−ＬＥＤのフォーカスタイプ光源）で塗布領域の外周部分から内部に向けて１００μｍ幅に光量０．７Ｊ／ｃｍ^２となるように紫外線を照射（第一の光照射）した。この時、図４で示すように光源は鉛直下向きに対して４０°の斜め方向から照射を行なった。

続いて塗布終了後前記外周部分以外の全面に０．７Ｊ／ｃｍ^２の照度となるように紫外線を照射（第二の光照射）した後、電気配線テープ２が予め接合されている記録素子基板１を接着剤塗布部分に接着固定した。電極１２を封止材で被覆した後、乾燥炉にて１００℃で９０分加温を行ない接着剤の硬化を完了した。

金属顕微鏡にて光硬化性接着剤の外周部分を５０倍で観察したところ、薄膜の発生は見られなかった。

（比較例１）
実施例１で用いた液体吐出ヘッド構成と接着剤、光硬化性接着剤は同一で描画塗布を行ない、塗布終了後に全面に実施例１で用いた同一光源で全面に光量０．７Ｊ／ｃｍ^２となるように照射を行なった。即ち、第一の光照射は行わなかった。

後工程は実施例１と同一で接着剤の硬化を完了させ、同様に金属顕微鏡観察を行なった。配置した接着剤の外周部分に幅２５〜５０μｍ幅の透明薄膜が観察された。

Claims (7)

1. 液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持するタンクケースと、前記記録素子基板と前記タンクケースとを貼り合わせる接着剤と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記タンクケースに、光硬化性接着剤を含有する前記接着剤を塗布しながら、前記接着剤の少なくとも外周部分に第一の光照射を行なう工程と、
   前記接着剤の少なくとも前記外周部分以外に第二の光照射を行ない、前記記録素子基板とタンクケースを貼り合わせる工程と、
   を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記第一の光照射における前記外周部分への光照射を、幅１００μｍ以下の部分に行う請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記第一の光照射及び前記第二の光照射は紫外線が用いられる請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記光硬化性接着剤が、２種以上の樹脂を含有している請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記光硬化性接着剤が、エポキシ系樹脂組成物である請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記光硬化性接着剤が、遅延硬化性の樹脂組成物である請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記外周部分の幅が、５０μｍ以下である請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。