JP3313788B2 - 接合方法 - Google Patents

接合方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は接着、接合技術であっ
て、アラミド樹脂製の各種部品の接合、例えばインクジ
ェットプリンターの印字ヘッド部品の接合に利用できる
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は各種デバイス部品の接合や各種装
置の部品の接合を行う場合、部品の表面はそのままの状
態すなわち、未処理で接合を行うことが多く、その接着
力はあまり強くならなかった。部品の接合に影響を及ぼ
す因子としては部品の材質や部品表面の粗面度および清
浄度、接着剤の種類、部品の材質と接着剤の表面エネル
ギー等が挙げられる。これらの因子の最適値を選択して
接合するが、ＰＰＳやアラミド樹脂等の接合しにくい材
料の場合には十分な接着力が得られなかった。
【０００３】特にインクジェットプリンターでは、印字
ヘッドの部品の接合は他の装置の部品の接合に比べかな
り高い接合強度を必要とする。インクジェットのインク
はインク噴射の信頼性を向上させるため、着色剤である
染料を溶解させるため強力な有機溶剤を含有している。
このインク中の有機溶剤はヘッドユニットの接合部の接
着剤を溶解し易いが、ヘッドの接合部分は僅かな剥離も
許されない。気温が上がり、ヘッド内部のインクの温度
が上昇すると、接着剤に対する有機溶剤の溶解力が増大
する。接合部の接合力はそうした場合にも十分耐え得る
ものでなければならない。また、長期間放置した場合に
は、徐々に接合部分の剥離が進行することがあるため、
長期耐久性もなければならない。
【０００４】そこで、このヘッド部品の接合強度を高め
る各種の方法が試みられているが、いずれの方法も十分
な接合強度が得られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は各種デ
バイス部品の接合や各種装置の部品の接合、さらにイン
クジェットプリンターにおける印字ヘッドの接合部の接
合強度を高め、環境変化や長期放置に対しても十分に耐
え得るような接合方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりのＰ
ＰＳまたはアラミド樹脂製の部材の接着強度改善のため
の表面改質法である。部材を接合する場合には、部品の
接合に影響を及ぼす因子である部品の材質や部品表面の
粗面度および清浄度、接着剤の種類、部品の材質と接着
剤の表面エネルギー等を最適にする必要がある。
【０００７】本発明では部材の表面を化学的に変化させ
る方法として紫外線を照射した。
【０００８】紫外線照射による炭水化物の分解について
は以前から知られているが、紫外線による表面清浄化お
よびその電子部品への応用の可能性が研究されるように
なったのはごく最近のことである。
【０００９】電子部品の製造に使われるホトレジスト高
分子を紫外線照射により分解することも出来る。
【００１０】紫外線照射による有機化合物の分解とオゾ
ンＯ3の生成および分解による励起酸素原子Ｏ*の生成の
過程における強力な酸化作用により揮発性の物質が発生
し、さらに励起酸素原子Ｏ*が分解生成物と化学反応し
て酸化する。
【００１１】低圧水銀ランプから放射される主な紫外線
の波長は１８５ｎｍと２５４ｎｍであり、空気中の酸素
Ｏ2が１８５ｎｍの紫外線に照射されると紫外線を吸収
し、オゾンＯ3を発生する。
【００１２】また、オゾンＯ3が２５４ｎｍの紫外線に
照射されると紫外線を吸収し、オゾンＯ3を分解して励
起酸素原子Ｏ*が発生する。この励起酸素原子Ｏ*が強力
な酸化力を持っている。
【００１３】
【化１】
【００１４】一方、紫外線の１８５ｎｍと２５４ｎｍの
光が有機化合物に照射されると、その有機化合物は分解
して励起状態の分子を生成する。次にこの励起状態の分
子は上記の励起酸素原子Ｏ*と反応して＝ＣＯ（カルボ
ニル基）や−ＣＯＯＨ（カルボキシル基）等の親水性基
を持った有機化合物を新たに生成する。
【００１５】親水性基を持った有機化合物は表面エネル
ギーが高くなり、接着剤を良く付着する。そして、励起
酸素原子Ｏ*と反応しなかった有機化合物の励起状態の
分子は接着剤と接触して化学結合するため二つの効果で
接合強度が非常に高くなる。下記化２はＰＰＳの一般式
であり、化３はアラミド（芳香族ポリアミド）の一般式
を示す。
【００１６】
【化２】
【００１７】図２は低圧水銀ランプの紫外線（以下ＵＶ
と記す）を照射しない状態のＰＰＳ樹脂のＥＳＣＡによ
る表面分析の結果を示すグラフである。
【００１８】Ａ３（１ｍｍ ｄｉａ．）ＭｇＸ−ｒａｙ
１２．５ ＫＶ １０ｍＡの条件で行った。
【００１９】図３は図２と同じ試料にＵＶ照射の光エネ
ルギー４５ｍＷ／ｃｍ2、照射時間７２秒で紫外線を照
射した試料を図２の場合と同じ条件で表面分析をした結
果を示すグラフである。
【００２０】この図２と図３を比較すると酸素がかなり
増加していることがわかる。ＵＶ照射によって励起酸素
原子が発生し、ＰＰＳ樹脂の表面に酸素が導入されたた
めである。同様に窒素も僅かではあるが、増加している
ことがわかる。
【００２１】図４は低圧水銀ランプの紫外線を照射しな
い状態のアラミド樹脂のＥＳＣＡによる表面分析の結果
を示すグラフである。
【００２２】Ｍｇ１２．５ＫＶ、１０ｍＡの条件で行っ
た。
【００２３】図５は図４と同じ試料にＵＶ照射の光エネ
ルギー３０ｍＷ／ｃｍ2、照射時間７２秒で紫外線を照
射した試料を図４の場合と同じ条件で表面分析をした結
果を示すグラフである。
【００２４】図６はＰＰＳ樹脂の表面をＳＥＭにより測
定した粗面度を示すグラフである。図７は図６と同じ試
料に、光エネルギー、４５ｍＷ／ｃｍ2のＵＶを７２秒
照射した試料の表面をＳＥＭにより測定した粗面度を示
すグラフである。グラフの中で＊１〜３はＰＰＳ試料の
中のガラス繊維であり、それ以外の部分がＵＶによる改
質部である。
【００２５】この図６と図７を比較した結果からＵＶ照
射によりＰＰＳ試料の表面が相当粗面化したことがわか
る。
【００２６】図８は、本発明を用いるのに適当なインク
ジェットプリンターのヘッドユニットの組立図である。
基板１、インクを押し出す圧電素子２、保護板３、プレ
ート４、ノズルフィルム５、インク流路板６、隔壁フィ
ルム７、ＦＰＣ８からなるものである。隔壁フィルム７
はインク流路板６中のインクが圧電素子２に接触する隔
壁となっている。
【００２７】図９に上記のヘッド部品の材料をＰＰＳと
アラミド樹脂にして、低圧水銀ランプからの紫外線をそ
れぞれの部材の表面に照射して接合した時の照射時間に
対する接合強度の変化を示す。
【００２８】紫外線の１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの光
エネルギー密度がそれぞれ２ｍＷ／ｃｍ2以上および５
ｍＷ／ｃｍ2以上で照射した時にはＰＰＳの表面に酸素
Ｏが導入されたり、窒素Ｎが導入されたりすることが表
面分析の結果で判明した。
【００２９】紫外線の光エネルギー密度が上記より低い
場合には照射時間を長くすれば良いがその分だけ表面改
質の程度も弱まる。紫外線の１８５ｎｍおよび２５４ｎ
ｍの光エネルギー密度はそれぞれ２ｍＷ／ｃｍ2以上お
よび５ｍＷ／ｃｍ2以上が良いが、好ましくは１０ｍＷ
／ｃｍ2以上および３０ｍＷ／ｃｍ2以上が良い。
【００３０】また、ＰＰＳの場合には紫外線の１８５ｎ
ｍおよび２５４ｎｍの光を照射すると、ＰＰＳの表面は
酸化および窒化して表面改質されると同時に粗面化され
る。その時の表面の凹凸は数１０〜１００Å（オングス
トローム）である。
【００３１】ＰＰＳは紫外線を照射することにより上記
のように化学的に変化すると同時に物理的に変化して表
面改質して接合強度を高めることが分かった。
【００３２】図８に示すインク流路板６や隔壁フィルム
７の材料としてはインク中の有機溶剤に溶解しない材料
としてＰＰＳやアラミド樹脂が用いられる。このインク
流路板と隔壁フィルムを如何に高い接合強度で接合する
かが重要であり、本発明を実施することによってこのよ
うな高い接合強度を達成することが出来る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の効果を要
約すると下記のとおりである。
【００３４】
【００３５】（１）アラミド部材に紫外線の１８５ｎｍ
および２５４ｎｍの光を照射して部材の接合面を酸化
し、接合面の表面エネルギーを大きくして接着剤の付着
力を高め、且つ、それぞれの部材の表面にフリーラジカ
ルを発生させて接着剤と化学反応して結合することによ
って化学的に接合強度を高めることが可能である。
【００３６】（２）インクジェットプリンターのヘッド
部品をＰＰＳもしくはアラミド部材で形成し、接合前に
部材の接合面に紫外線の１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの
光を照射して部材の接合面を酸化または窒化し接合面の
表面エネルギーを大きくして接着剤の付着力を高め、且
つ、それぞれの部材の表面にフリーラジカルを発生させ
て接着剤と化学反応して結合し、同時に粗面化すること
によって化学的と物理的の両面から接合強度を高めるこ
とが可能である。
【００３７】（３）インクジェットプリンターのヘッド
部品をＰＰＳもしくはアラミド部材で形成し、接合前に
部材の表面に照射する紫外線の１８５ｎｍおよび２５４
ｎｍの光エネルギー密度をそれぞれ５ｍＷ／ｃｍ2以上
および２０ｍＷ／ｃｍ2以上にすることによって本発明
の目的を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】低圧水銀ランプの分光エネルギー分布を示すグ
ラフ、
【図２】ＰＰＳ樹脂にＵＶ照射する前のＥＳＣＡによる
表面分析結果を示すグラフ、
【図３】ＰＰＳ樹脂にＵＶ照射した後のＥＳＣＡによる
表面分析結果を示すグラフ、
【図４】アラミド樹脂にＵＶ照射する前のＥＳＣＡによ
る表面分析結果を示すグラフ、
【図５】アラミド樹脂にＵＶ照射する後のＥＳＣＡによ
る表面分析結果を示すグラフ、
【図６】ＰＰＳ樹脂にＵＶ照射する前のＳＥＭによる表
面の粗面度を示すグラフ、
【図７】ＰＰＳ樹脂にＵＶ照射する後のＳＥＭによる表
面の粗面度を示すグラフ、
【図８】本発明を用いたインクジェットプリンターのヘ
ッドユニットの組立図、
【図９】ヘッド部材のＰＰＳ流路板とアラミドフィルム
のＵＶ照射時間に対する接合強度を示すグラフ。
フロントページの続き (72)発明者 村上 格二 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平４−343771（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−33084（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 7/00 - 7/18 B29C 65/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アラミド樹脂部材の接合前に波長１８５
    ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外光を照射して部材の接合面
    を酸化して表面改質し、接着剤による接合強度を高める
    ことを特徴とするアラミド樹脂部材の接合方法。
  2. 【請求項２】 インクジェットプリンターのヘッド部品
    をアラミド樹脂部材で形成し、接着剤による接合前に部
    材の接合面に波長１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外光
    を照射して部材表面を改質すると同時に粗面化し、接合
    強度を高めることを特徴とする接合方法。
  3. 【請求項３】 インクジェットプリンターのヘッド部品
    をアラミド樹脂部材で形成し、接合前に部材の表面に照
    射する紫外線の１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの光エネル
    ギー密度がそれぞれ２ｍＷ／ｃｍ2以上および５ｍＷ／
    ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項２記載の接合
    方法。
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