JP5104026B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、作成時のノズル詰まりを防止し、出射安定性に優れたインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。

液体を微小な液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドは、例えば、記録紙上にインク滴を吐出して画像等を記録するインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッド等として広く普及してきている。

このようなインクジェット記録ヘッドは、液体を吐出するための駆動素子として圧電体を用い、複数のノズルに対応する圧電体を選択的に駆動することにより、各圧電体の動圧に基づいてノズルから液体を吐出させるようにしており、複数の部材同士を接着剤を用いて接着することによって形成される。

近年、インクジェットヘッドは高密度化のために、隣接ノズルの間隔がますます狭くなってきている。例えば、１８０ｄｐｉ（本発明でいうｄｐｉとは、２．５４ｃｍ当たりのドット数を表す）のノズル密度でのノズルとノズルの間隔は、１４０μｍとなる。この場合、１４０μｍの間に７０μｍの圧力室隔壁が存在し、ノズルが圧力室側に向かい広がりその内径を４０μｍとすると、隔壁の端部からノズルまでの距離は１５μｍしかない。ノズルプレートを記録素子基板や流路部材等に接着する際、接着剤の硬化するための加熱処理を施すと、この加熱操作により接着剤の粘度が低下して、近接して存在しているノズル部に流れ込み、ノズル部の一部、あるいは最悪の場合には全域を塞いでしまう結果を招くことになる。特に、適用するインクが、接着剤を膨潤したり溶解する特性を有している場合には、接着剤の耐性を高めるためには、高温で加熱硬化処理する必要があるため、上記のノズル部を塞ぐという傾向はより増大する。

この様なノズル領域への接着剤の流れ込みを防止する観点で、接着剤の塗設量を少なくした場合、流路部材の表面に凹凸があったり、ゴミが付着しているとノズルプレートと流路部材の間に接着剤の存在しない空隙が生じ、そこを伝わってインクが漏れることがある。これに対し、接着剤の付与量を多くすると、ノズル領域に接着剤が流れ込んでしまい、両立が困難であった。

上記課題に対し、熱硬化性と光硬化性とを備えた接着剤でノズルプレートを接着し、加熱硬化する前に、ノズル面とは反対側から光照射することにより接着剤の流れ出しを抑え、その後、加熱処理により全体を硬化する方法等が提案されている。

例えば、記録素子基板と支持基板とを紫外線硬化性及び加熱硬化性を併せ持つ接着剤で接着して押圧した後、はみ出した接着剤に、紫外線を照射して第一次硬化を行い、次いで加熱処理をしてインクジェット記録ヘッドを製造する方法が開示されている（特許文献１参照。）。また、ノズルプレートと流路系プレートとを、熱硬化性で、かつ紫外線硬化性接着剤を用いたインクジェット記録ヘッドが開示されている（特許文献２参照。）。また、記録素子基板と支持部材とを、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂と熱反応可能なシランカップリング剤、光カチオン重合開始剤及び熱カチオン重合開始剤から構成される接着剤により固定したインクジェット記録ヘッドの製造方法が開示されている（特許文献３参照。）。

しかしながら、これら熱硬化性と光硬化性とを備えた接着剤を用いて、ノズルプレートと流路系プレートとを接着させる場合、インク供給路の奥行きが極めて深い場合には、紫外線等の硬化用光線が、接着剤塗設部に到達し難くなるため、光硬化が不完全となるため、加熱硬化時に上述の様なノズル領域への接着剤の流れ込みによるノズル塞がりを十分に防止するまでには至っていないのが現状である。例えば、インク供給路（以下、圧力室ともいう）の幅Ｄが７０μｍで、圧力室の奥行きＬが３ｍｍとすると、そのサイズの比Ｌ／Ｄは４３となり、この様な構成であるシャネルにおいては、入口部から照射した硬化用光線が、その末端部に位置している接着剤部には届きにくい状況になっている。
特開２００２−１５４２０９号公報 特開２００１−６３０５２号公報 特開２００７−１５２３８号公報

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、接着剤の光硬化及び熱硬化を完全に行うことで、接着剤のノズル領域への流れ込みを防止し、出射均一性に優れたインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。

１．圧力室を形成する流路部材のインクの流れ方向の入口から出口までの距離をＬとし、流路部材のインクの流れ方向と直角の断面における圧力室の幅をＤとした時、Ｌ／Ｄが２．０以上で、インクを吐出するノズル孔を有するノズルプレートを、圧力室を形成する流路部材に、光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤により貼合する工程と、その後に該流路部材のインクを供給する側から光を照射して該接着剤を硬化する工程と、その後に加熱処理を施すことで該接着剤を硬化する工程とを有し、該流路部材のインク流路側の面は、金属層を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

２．前記接着剤が、重合性モノマーとしてエポキシモノマーを含有し、かつ重合開始剤として光重合開始剤及び熱重合開始剤を含有することを特徴とする前記１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

３．前記ノズルプレートを構成する支持体が、ポリイミドであることを特徴とする前記１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

４．前記流路部材の構成材料が、圧電体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
５．前記圧力室が、前記流路部材に側面および底面を有する溝を設けることで形成されており、前記金属層が、前記側面および前記底面に形成されていることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
６．前記金属層が、めっき法により形成されたものであることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
７．前記金属層が、ニッケル層であることを特徴とする前記６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

本発明により、接着剤の光硬化及び熱硬化を完全に行うことで、接着剤のノズル領域への流れ込みを防止し、出射均一性に優れたインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができた。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

圧力室を形成する流路部材のインクの流れ方向の入口から出口までの距離Ｌとし、流路部材のインク流れ方向と直角の断面の内径Ｄとした時、Ｌ／Ｄが２．０以上で、インクを吐出するノズル孔を有するノズルプレートを、圧力室を形成する流路部材に、光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤により貼合する工程、
該流路部材のインクを供給する側から光を照射して硬化する工程、
及び加熱処理を施すことで該接着剤を硬化する工程、
からなるインクジェットヘッドの製造方法であって、
該流路部材のインクジェットの流路側の面は、金属層で構成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、圧力室を形成する流路部材のインクの流れ方向の入口から出口までの距離Ｌとし、流路部材のインク流れ方向と直角の断面の内径Ｄとした時、Ｌ／Ｄが２．０以上で、インクを吐出するノズル孔を有するノズルプレートを、圧力室を形成する流路部材に、光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤により貼合する工程と、該流路部材のインクを供給する側から光を照射して硬化する工程と、加熱処理を施すことで該接着剤を硬化する工程とを含むインクジェットヘッドの製造方法であって、該流路部材のインクジェットの流路側の面は、金属層で構成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法により、接着剤の光硬化及び熱硬化を完全に行うことで、接着剤のノズル領域への流れ込みを防止し、出射均一性に優れたインクジェット記録ヘッドの製造方法を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。

以下、本発明の詳細について説明する。

《インクジェット記録ヘッド》
はじめに、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの基本的構成例について、図を交えて説明する。

図１はインクジェット記録ヘッドの分解斜視図、図２はヘッドチップの後面を示す背面図である。

図１において、１はヘッドチップ、２はヘッドチップ１の前面に接合されるノズルプレート、３はヘッドチップ１の後面に接合される配線基板である。

なお、本明細書においては、ヘッドチップ１のノズル側に当たる液体が吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。ヘッドチップ１は、本発明に係る流路部材に相当し、図１においては、インクの流れ方向は、下から上である。

本発明でいう流路部材に相当するヘッドチップ１は、例えば、圧電体からなる流路部材１１と圧力室（インク供給路）１２とが交互に並設されている。圧力室１２の形状は、両側壁が互いに平行に形成されている。ヘッドチップ１の前面及び後面にそれぞれ各圧力室１２の出口と入口とが配置されると共に、各圧力室１２は入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。

このヘッドチップ１において、各圧力室１２は２列となる圧力室列を有している。各圧力室列はそれぞれ８個の圧力室１２からなるが、ヘッドチップ１中の圧力室列を構成する圧力室１２の数は何ら限定されない。

ヘッドチップ１は、複数の溝を有する圧電体１０１と蓋材１０２を接合して形成される。圧電体１０１の溝の表面は、図１において斜線で示した金属層Ｍからなる駆動電極が形成されている。

流路部材のインクの流路側の面には、５０％以上の面積が金属層Ｍを有することが好ましく、７０％以上の面積が金属層を有することがより好ましい。

金属層Ｍは、インクによる腐食を防止する目的で、透明な絶縁層により被覆されていることが好ましい。

ヘッドチップ１の後面には、各圧力室１２の金属層Ｍから引き出された接続電極１４（電圧印加用電極）が形成されている。接続電極１４の形成は、蒸着又はスパッタリングによって行うことができる。

ノズルプレート２は、ヘッドチップ１の各圧力室１２の出口に対応する位置にそれぞれノズル２１が開設されており、接続電極１４が形成されたヘッドチップ１の前面にエポキシ系接着剤を用いて接合される。従って、各圧力室１２の入口、出口及びノズル２１が直線状に配置される。

配線基板３は、ヘッドチップ１の各金属層Ｍに図示しない駆動回路からの駆動電圧を印加する配線を接続するための板状の部材である。この配線基板３に用いられる基板には、非分極のＰＺＴやＡｌＮ−ＢＮ、ＡｌＮ等のセラミックス材料からなる基板、低熱膨張のプラスチックやガラスからなる基板、ヘッドチップ１に使用されている圧電体の基板材料と同一の基板材料を脱分極した基板等を用いることができる。好ましくは、熱膨張率の差に起因するヘッドチップ１の歪み等の発生を抑えるため、未分極のＰＺＴを基準にして±３ｐｐｍ以内の熱膨張係数の差を持つ材料を選定することである。

配線基板３を構成する基板は１枚板状のものに限らず、薄板状の基板材料を複数枚積層して所望の厚みとなるように形成してもよい。

この配線基板３は、ヘッドチップ１の後面よりも大きな面積を有しており、ヘッドチップ１の圧力室１２の並び方向（圧力室列方向）と直交する方向（図中のＢ方向）に延び、ヘッドチップ１からそれぞれ大きく張り出しており、各張り出し端が図示しないＦＰＣ等を接続するための配線接続部３１、３１となっている。また、配線基板３は、ヘッドチップ１の圧力室１２の並び方向（図中のＡ方向）にもそれぞれ大きく張り出している。

配線基板３のほぼ中央部には開口部３２が貫通形成されている。この開口部３２は、ヘッドチップ１の後面に臨む全圧力室１２の入口側を露呈させることができる程度の大きさに形成されている。

開口部３２の形成方法としては、基板材料に応じて、ダイシングソーで加工する方法、超音波加工機で加工する方法、焼結前のセラミックスを型成形し、焼成する方法、サンドブラストにより形成する方法等が採用できる。

配線基板３のヘッドチップ１との接合面側となる表面に、ヘッドチップ１の後面に形成された各接続電極１４と同数及び同ピッチ（Ｗ１＋Ｗ２）で配線電極３３（電圧印加用電極）が形成され、開口部３２の周縁から各配線接続部３１、３１に延び、配線基板３の外縁まで至っている。この配線電極３３は、ＦＰＣ等が接合される際、ＦＰＣ等に形成されている各配線と電気的に接続し、駆動回路からの駆動電圧を接続電極１４を介して圧力室１２内の金属層Ｍに印加するための電極として機能する。

なお、配線基板３の表面には、配線電極３３の他に、ヘッドチップ１を位置決めするための位置決め用パターン３８が形成されている。この位置決め用パターン３８は、ヘッドチップ１との接合時にはヘッドチップ１の後面に形成された位置決め用パターン３９と嵌合し、ヘッドチップ１の位置決めを行う際に使用される。

このようにして形成されたヘッドチップ１と配線基板３は、両者の接着面にそれぞれ接着剤を塗布した後、図１に示すように、ヘッドチップ１の各接続電極１４と配線基板３の各配線電極３３とを電気的に接続するように位置合わせして重ね合わせ、所定温度及び所定時間で加熱及び加圧して接着剤を硬化させる。

また、ヘッドチップ１の前面には、ノズル２１が形成されたノズルプレート２を接着剤を用いて接着する。これによりインクジェット記録ヘッドが得られる。

図３は、ノズルプレートとヘッドチップに形成した圧力室とを、接着剤により接着した状態の一例を示す断面図である。

図３を用いて、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。

１）流路部材とノズルプレートとを接合する工程
図３は、図１に示したインクジェット記録ヘッドにおけるヘッドチップ１と、ヘッドチップ１の前面に接合されるノズルプレート２を、接着剤（詳細は、後述する）にて接合した状態を示してある。

はじめに、ヘッドチップ１のノズルプレートを接着する面に、本発明に係る光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤１５を、転写法などを用いて、所望量を付与する。接着剤の付与量として、特に制限はないが、付与したときの湿潤膜厚として、１．０μｍ以上、８．０μｍ以下であることが好ましい。接着剤の付与量が１．０μｍ以上であれば、ヘッドチップ１と流路部材１１間に、接着剤の未存在領域を生ずることがなく、均一に接着面を形成することができ、インク漏れや接着不良を防止することができる。また、８．０μｍ以下であれば、接着剤の付与量が過剰になることなく、押圧した際に接着剤溢れ等を防止することができ、ノズル領域への滲み出しを防止できる。

流路部材１１は、いずれの材料で構成されていても良く、例えば、圧電材料、シリコン等を挙げることができるが、本発明においては、流路部材を含むインク供給路が圧電体（圧電性セラミックス）から構成されていることが好ましい。

流路部材を構成する圧電性セラミックスとしては、従来公知の任意のものを採用できるが、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ等のセラミックスで、主にＰｂＯｘ、ＺｒＯｘ、ＴｉＯｘの混合微結晶体に、ソフト化剤又はハード化剤として知られる微量の金属酸化物、例えばＮｂ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｒ等の酸化物を含むものが好ましい。

ＰＺＴは、チタン酸ジルコン酸鉛であり、充填密度が大きく、圧電性定数が大きく、加工性が良いので好ましい。ＰＺＴは、焼成後、温度を下げると、急に結晶構造が変化して、原子がズレ、片側がプラス、反対側がマイナスという双極子の形の、細かい結晶の集まりになる。こうした自発分極は方向がランダムで、極性を互いに打ち消しあっているので、更に分極処理が必要となる。

分極処理は、ＰＺＴの薄板を電極で挟み、シリコン油中に漬けて、１０〜３５ｋＶ／ｃｍ程度の高電界を掛けて、分極する。この分極処理による圧電性は、ＰＺＴにおいては、一般的に、２００℃近傍をキュリー点として、これ以上の温度を与えると消失してしまう。

本発明においては、ヘッドチップ１とノズルプレート２との接着面に、プラズマ処理またはＵＶ処理を施すことが好ましい。プラズマ処理は、真空チャンバー中にノズルプレート、流路部材等を置き、Ａｒ、Ｎ₂及びＯ₂から選ばれる少なくとも１つまたはそれらの混合ガスを注入し、外部からの電磁界で、プラズマ状態にする処理であり、表面のエッチング性を高めるために、ＣＦ₄等のフッ素系炭化水素ガスを用いても良い。また、ＵＶ処理は紫外線発光ランプを直接ノズルプレートや流路部材に照射する処理であり、オゾンでのクリーニング効果を出すために、Ｏ₂雰囲気下でも良い。このように接着面をプラズマ処理及びＵＶ処理をすることにより、有機物汚染を洗浄除去でき、接着面全体への接着剤のぬれ性を向上させ、微小な泡残り等の接着不良を排除でき、それにより、流路部材１１の駆動不良をなくし、安定なインクジェット記録ヘッドを製造できる。

圧電体は、例えば、厚さ１ｍｍの基体の一面に微少な溝部（例えば、長さ：３０ｍｍ、高さ：３６０μｍ、巾：７０μｍ）が加工されている。この基体の加工面に蓋部材を接合（接着）することにより、インク流路となるインクチャンバ（長さ：３０ｍｍ、高さ：３６０μｍ、巾：７０μｍ）が溝部に構成される。インクチャンバの一端はフィルタユニットを含むマニホールドを介してインク貯蔵部に連結され、他端はインク吐出口（ノズルプレート）と連結される。

本発明においては、インク室を形成する流路部材１１が、インク供給路面側に金属層Ｍ（図１で斜線で表示した部分）を有していることを特徴とする。

本発明に係る金属層Ｍは、単に金属からなる層を形成したものであっても、あるいは金属層Ｍが流路部材（圧電体）の駆動電極として作用するものであっても良い。金属層を形成する金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ等があり、電気抵抗の面からはＡｌやＣｕを用いることが好ましいが、腐食や強度、コストの面からＮｉが好ましく用いられる。また、Ａｌの上に更にＡｕを積層した積層構造としてもよい。

金属層Ｍの形成は、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等によって金属被膜を形成する方法が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成することが好ましい。無電解めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜を形成することができる。めっき膜の厚みは０．５〜５μｍの範囲が好ましい。

また、本発明に係るノズルプレート材料としては、レーザー光によるアブレーションが可能な材料が用いられ、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリサルフォン等の樹脂シートを好ましく用いることができるが、本発明においては、特に、撥インク層を表面に設ける際に掛ける高温に耐えられ、レーザーによる精密なノズル加工が可能なポリイミドから構成されることが好ましい。

２）流路部材のインクを供給する側から光を照射して硬化する工程
上記工程にて、ノズルプレート２と金属層Ｍを有する流路部材１１とを接着剤１５で接合した後、接着剤に光エネルギーを照射して、第一の硬化処理を行う。

本発明においては、光照射により接着剤を硬化する際には、第１の要件として、光照射をするインク供給路１２面が、金属層Ｍで形成されていることを特徴とする。この様な金属面を備えたインク供給路１２を構成することで、図３に示す様に、インクの供給側である矢印Ａで示す方向から、照射光源より光を照射した際に、照射した光が、金属面で多重散乱し、奥深くに位置する接着剤層１５に、硬化に必要な光エネルギーを供給することができる。本発明に規定するインク供給路１２の構成として、特に、図３に示す様に、圧力室を形成する流路部材のインクの流れ方向の入口から出口までの距離Ｌとし、流路部材のインク流れ方向と直角の断面の内径Ｄとした時、Ｌ／Ｄが２．０以上であるインク供給路である場合に、その効果が顕著に発揮され、更にはＬ／Ｄが１０以上であるときに、本発明の効果が顕著に発揮される。Ｌ／Ｄの上限は、特に制限はないが、十分な効果を行うことができる観点で、１００以下であることが好ましい。

接着剤の効果に用いる照射光源としては、特定の波長領域の紫外線を安定した露光エネルギーで発光する紫外線ランプ及び特定の波長の紫外線を透過するフィルターを備えて構成される光源が好ましい。紫外線ランプとしては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーレーザー、紫外線レーザー、冷陰極管、熱陰極管、ブラックライト、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）等が適用可能であり、特に波長３６５ｎｍの紫外線を発光する高圧水銀ランプが好ましい。

３）加熱処理を施すことで該接着剤を硬化する工程
上記工程２）で、光照射により、接着剤層１５の第一次硬化を行った後、熱エネルギーを付与して、より強固な接着剤層とするための第二次硬化処理を行う。

加熱温度としては、接着剤の種類及びインクジェット記録ヘッドの構成部材に影響を与えない範囲で、適宜選択されるが、概ね、４０℃から１５０℃の範囲である。

熱エネルギーの付与手段としては、電気オーブンまたはインクジェット記録ヘッドに圧着して加熱することができる加熱具が好ましく、例えば、ホットプレート、リボンヒーター等が挙げられる。また、加熱処理時に、少なくとも圧電体部を冷却する手段として、アルミニウムブロックに冷水を循環させて冷却させる手段を併用することが好ましい。

《接着剤》
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、インクを吐出するノズル孔を有するノズルプレートと、圧力室を形成する流路部材とを、光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤により貼合することを特徴とする。

本発明に係る光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤としては、特に制限はないが、重合性モノマーとしてエポキシモノマーを含有し、かつ重合開始剤として光重合開始剤及び熱重合開始剤を含有する接着剤であることが好ましい。

（重合性モノマー）
一般的に、光・熱重合性モノマーとしては、ラジカル重合型モノマーとカチオン重合型モノマーが挙げられるが、本発明においては、インクに対する耐性が高く、転写性に優れたカチオン重合型モノマーが好ましい。カチオン重合型モノマーとしては、各種公知のカチオン重合性モノマーを挙げることができ、例えば、オキセタン環を有する化合物、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物等を挙げることができるが、その中でもエポシキモノマーを用いることが好ましい。

本発明に係る接着剤に適用可能なエポキシ化合物としては、エポキシ基を有する化合物のモノマー及びそのオリゴマーのいずれも使用できる。具体的には、従来公知の芳香族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物及び脂肪族エポキシ化合物が挙げられる。なお、以下エポキシ化合物とは、モノマーまたはそのオリゴマーを意味する。

芳香族エポキシ化合物として好ましいものは、少なくとも１個の芳香族核を有する多価フェノールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体とエピクロルヒドリンとの反応によって製造されるジまたはポリグリシジルエーテルであり、例えば、ビスフェノールＡあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールＡあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、ならびにノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。

脂環式エポキシ化合物としては、少なくとも１個のシクロヘキセンまたはシクロペンテン環等のシクロアルカン環を有する化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化することによって得られるシクロヘキセンオキサイドまたはシクロペンテンオキサイド含有化合物が好ましく、具体例としては、以下に示す化合物等が挙げられる。

脂肪族エポキシ化合物の好ましいものとしては、脂肪族多価アルコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル等があり、その代表例としては、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテルまたは１，６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル等のアルキレングリコールのジグリシジルエーテル、グリセリンあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはトリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコールのジグリシジルエーテル等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。

更に、これらの化合物の他に、分子内に１個のオキシラン環を有するモノマーである脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル及びフェノール、クレゾールのモノグリシジルエーテル等も用いることができる。

本発明においては、エポキシモノマーとしては、脂環式エポキシ化合物、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物等が好ましく、その中でも、特に脂環式エポキシ化合物が好ましく、中でも、３，４−エポキシシクロヘキシルカルボン酸−３′，４′−エポキシシクロヘキシルメチルが低温環境下の硬化が速く好ましい。特に、圧電体を使用するヘッドでは脱分極を生じさせないために硬化温度は１００℃以下が好ましいので、硬化速度の速い脂環式エポキシモノマーが好ましい。

これらの脂環式エポキシ化合物は、その製法は問わないが、例えば、丸善ＫＫ出版、第四版実験化学講座２０有機合成II、２１３〜、平成４年、Ｅｄ．ｂｙ Ａｌｆｒｅｄ Ｈａｓｆｎｅｒ，Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ−Ｓｍａｌｌ Ｒｉｎｇ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅｓ ｐａｒｔ３ Ｏｘｉｒａｎｅｓ，Ｊｏｈｎ＆Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ａｎ Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８５、吉村、接着、２９巻１２号、３２、１９８５、吉村、接着、３０巻５号、４２、１９８６、吉村、接着、３０巻７号、４２、１９８６、特開平１１−１００３７８号、特許２９０６２４５号、特許２９２６２６２号の各公報等の文献を参考にして合成できる。

（光重合開始剤）
本発明において、カチオン重合性モノマーを光重合させるためのカチオン性光重合開始剤（光重合開始剤）としては、公知のあらゆる光酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤としては、例えば、化学増幅型フォトレジストや光カチオン重合に利用される化合物が用いられる（有機エレクトロニクス材料研究会編、「イメージング用有機材料」、ぶんしん出版（１９９３年）、１８７〜１９２ページ参照）。

第１に、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のＢ（Ｃ₆Ｆ₅）₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＡｓＦ₆ ^-、ＳｂＦ₆ ^-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-塩を挙げることができ、第２にスルホン酸を発生するスルホン化物を挙げることができ、第３にハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物も用いることができ、第４に鉄アレン錯体を挙げることができる。例えば、ジアリルヨードニウムやトリアリルスルホニウムのヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアンチモネートまたはペンタフルオロフェニルボレート塩などが挙げられ、イルガキュア−２６１（チバガイギー社製）、ＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０（以上、旭電化社製）、ＰＩ２０７４やＵＶＩ−６９９２（ダウケミカル製）などの商品名で市販されている。

（熱重合開始剤）
本発明において、カチオン重合性モノマーを熱重合させるためのカチオン性熱重合開始剤（光重合開始剤）としては、好ましく、特に１０〜１５０℃の温度でカチオンを発生する化合物が好ましい。具体的には、オニウム塩を挙げることができる。このオニウム塩として、周期表第Ｖａ族元素の塩、例えば、ホスホニウム塩（例えば、ヘキサフルオロリン酸トリフェニルフェナシルホスホニウムなど）、第VIａ族元素の塩、例えば、スルホニウム塩（例えば、テトラフルオロホウ酸トリフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロリン酸トリフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロリン酸トリス（４−チオメトキシフェニル）スルホニウム、およびヘキシサフルオロアンチモン酸トリフェニルスルホニウムなど）、第VIIａ族元素の塩、例えば、ヨードニウム塩（例えば、塩化ジフェニルヨードニウムなど）、及びフッ化ホウ素アニリン錯体、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、トリアルキルスルホニウムアンチモンネートなどが挙げられる。中でも、脂肪族炭化水素を置換基とするオニウム塩が好ましい。

このような芳香族オニウム塩をエポキシ化合物の重合におけるカチオン熱重合開始剤として使用することは、米国特許第４，０５８，４０１号、同第４，０６９，０５５号、同第４，１０１，５１３号および同第４，１６１，４７８号公報に詳述されている。又特開２０００−１０２７１号、機能材料（１９９５年５月号Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．５ Ｐ．５〜１１）記載等の熱酸発生剤を用いることもできる。

具体的には、三新化学工業株式会社製サンエイドＳＩシリーズのサンエイドＳＩ−６０Ｌ（熱カチオン発生温度９０℃）、ＳＩ−８０Ｌ（熱カチオン発生温度１１０℃）、ＳＩ−１００Ｌ（熱カチオン発生温度１２０℃）、みどり化学株式会社製、ＮＤＩ１０５（熱カチオン発生温度１００℃）、ＮＢ−１０１（熱カチオン発生温度１１０℃）等を使用できる。

これら各重合開始剤の添加量としては、接着剤の固形分中に０．１〜３０質量％添加することが好ましく、より好ましくは０．５〜２０質量％である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。

実施例１
〔ヘッドチップ１の作製〕
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、厚さ７００μｍ、キュリー温度２１０℃）と、ＰＺＴ（厚さ１５０μｍ、キュリー温度２１０℃）を、分極方向が反対向きになるように、接着剤を用いて接合した。次いで、厚さ１５０μｍのＰＺＴの表面及び裏面にレジスト層を転写してレジスト層を設けた後、表面から深さ３００μｍ、幅７０μｍの溝を長さ３０ｍｍにわたり切り、圧力室溝を形成した。次いで、メッキ法により溝の表面に厚さ１μｍのニッケル層を形成し、次いで圧力室壁頂上部のレジスト及び裏面のレジストを、レジスト上のニッケルメッキ層と共に剥離した。

圧力室頂上部のレジストを剥がした面に、カバープレート（厚さ７００μｍ、幅５ｍｍの脱分極したＰＺＴ）を接合し、複数のインク流路を有するチップを形成した。このチップ２枚のカバープレートを、反対の面同士をインク流路が互いに平行になる様に接着し、２つの流路列を有するチップを形成した。次いで、流路の方向と直交する方向に沿って２ｍｍ間隔で切断して、Ｌ＝２ｍｍのヘッドチップ（Ｌ／Ｄ＝２８．６）を形成し、ヘッドチップをパリレン処理した。

その後、厚さ５μｍの接着剤を塗布した。ヘッドチップの接着剤を塗布した面に、ノズルプレート（１００μｍ厚のポリイミドに、直径３０μｍのノズル孔を形成したもの）を接合した。

次いで、圧力室のノズルプレートとは反対側の面から、高圧水銀灯を用いて、２０００ｍＷ／ｃｍ²の照度で１０秒間照射した後、１００℃で１時間加熱して、接着剤を完全に硬化させて、ヘッドチップ１を作製した。

（接着剤）
下記Ａ液、Ｂ液及びＣ液を直前に混合して使用した。

〈Ａ液〉
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 １０ｇ
〈Ｂ液〉
ＰＩ２０７４（４０％炭酸プロピレン溶液） ０．２ｇ
〈Ｃ液〉
３フッ化ホウ素アニリン錯体（３３％ジエチレングリコール溶液） ０．２ｇ
（ノズル部の目詰まり評価）
上記作製したヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、ノズル形成領域に接着剤の流れ込みは無く、接合部の接着剤抜けも無かった。

実施例２
上記ヘッドチップ１の作製において、接着剤の組成として、Ａ液においてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に代えて、３，４−エポキシシクロヘキシルカルボン酸−３′，４′−エポキシシクロヘキシルメチルを用い、Ｃ液において３フッ化ホウ素アニリン錯体に代えて、サンエイドＳＩ−６０Ｌ（六フッ化アンチモン酸スルホニウム塩）を０．２ｇ用いた以外は同様にして、ヘッドチップ２を作製し、ヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、ノズル形成領域に接着剤の流れ込みは無く、接合部の接着剤抜けも無かった。

実施例３
上記ヘッドチップ１の作製において、インク流路の方向と直交する方向に沿って６ｍｍ間隔で切断して、Ｌ＝６ｍｍのチップヘッド（Ｌ／Ｄ＝８５．７）を形成した以外は同様にして、ヘッドチップ３を作製し、ヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、ノズル形成領域に僅かに接着剤の流れ込みは認められたが、接合部の接着剤抜けも無かった。

実施例４
上記ヘッドチップ１の作製において、ノズルプレートの材質をポリイミドに代えて、電鋳により製造されたニッケルを用いた以外は同様にして、ヘッドチップ４を作製し、ヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、ノズル形成領域での接着剤の流れ込み及び接合部の接着剤抜けも無かったが、加熱処理によるプレート表面の凹凸がやや認められた。また、ヘッドチップとノズルプレートとの間に爪を立てて、ノズルプレートの端が浮き上がったところで引っ張った結果、剥離を生じた。なお、ヘッドチップ１について同様の操作を行った結果、剥離は生じなかった。

比較例１
上記ヘッドチップ１の作製において、全圧力室の壁面に、メッキ法を用いたニッケルの金属層を形成しなかった以外は同様にして、ヘッドチップ５を作製し、ヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、接合部の接着剤抜けは無かったが、接着剤がノズルに流れ込み、ノズル詰まりが発生していた。

比較例２
上記ヘッドチップ１の作製において、接着剤の組成として、Ｂ液を除いた以外は同様にして、ヘッドチップ６を作製し、ヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、接合部の接着剤抜け、接着剤のノズルへの流れ込みと、それに伴うノズル詰まりが発生していた。

比較例３
上記ヘッドチップ１の作製において、接着剤の組成として、Ａ液とＢ液のみを用いた以外は同様にして、ヘッドチップ７を作製し、ヘッドチップのノズル面から、目視及び光学顕微鏡観察を行った結果、接着剤のノズルへの流れ込みと、それに伴うノズル詰まりが発生し、またノズルプレートとヘッドチップとの接着性も不十分であった。

本発明のインクジェット記録ヘッドの構成の一例を示す分解斜視図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドのヘッドチップの後面の一例を示す背面図である。 ノズルプレートとヘッドチップに形成した圧力室とを、接着剤により接着した状態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ ヘッドチップ
１Ａ、１Ｂ 側壁面
１１ 流路部材
１２ 圧力室
１４ 接続電極
２ ノズルプレート
２１ ノズル
３ 配線基板
３１ 配線接続部
３２ 開口部
３３ 配線電極
３６ａ、３６ｂ ダミー電極
３５ 接合領域
Ｍ 金属層

Claims (7)

1. 圧力室を形成する流路部材のインクの流れ方向の入口から出口までの距離をＬとし、流路部材のインクの流れ方向と直角の断面における圧力室の幅をＤとした時、Ｌ／Ｄが２．０以上で、インクを吐出するノズル孔を有するノズルプレートを、圧力室を形成する流路部材に、光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤により貼合する工程と、その後に該流路部材のインクを供給する側から光を照射して該接着剤を硬化する工程と、その後に加熱処理を施すことで該接着剤を硬化する工程とを有し、該流路部材のインク流路側の面は、金属層を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記接着剤が、重合性モノマーとしてエポキシモノマーを含有し、かつ重合開始剤として光重合開始剤及び熱重合開始剤を含有す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の製造方法。
3. 前記ノズルプレートを構成する支持体が、ポリイミドであることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記流路部材の構成材料が、圧電体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記圧力室が、前記流路部材に側面および底面を有する溝を設けることで形成されており、前記金属層が、前記側面および前記底面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記金属層が、めっき法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記金属層が、ニッケル層であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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