JPH07195700A - インクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェット装置 - Google Patents

インクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェット装置

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JPH07195700A
JPH07195700A JP6291312A JP29131294A JPH07195700A JP H07195700 A JPH07195700 A JP H07195700A JP 6291312 A JP6291312 A JP 6291312A JP 29131294 A JP29131294 A JP 29131294A JP H07195700 A JPH07195700 A JP H07195700A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長時間安定した吐出が可能で、耐インク性に
優れ、基板との剥離のない精度の高いインクジェット及
び低コストのその製造方法及びインクジェット装置を提
供する。 【構成】 インク通路壁が主成分が常温で液状であるエ
ポキシ樹脂にシロキサン結合を有するジエポキサイド構
造のエポキシ樹脂を含有させるエポキシ樹脂組成物から
なることを特徴とするインクジェットヘッド及びその製
造方法及びインクジェット装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット方式に用
いるインク滴を吐出するためのインクジェットヘッド及
び該インクジェットヘッド及びインクジェット装置の製
造方法に関する。更に詳しくは、インク通路壁と基板と
の剥離の問題が改善されたインクジェットヘッド及びイ
ンクジェットヘッドの製造方法及びインクジェット装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット装置はインク滴をプリン
ト媒体に吐出することによりプリントを行うプリント装
置であるが、その静粛性や普通紙にも印刷可能であって
汎用性があることから、近年特に注目されている。この
インクジェット装置において作用されるインクを吐出す
るための機構であるインクジェットヘッドは、インクジ
ェット装置の最も重要な部分であり、当該、インクジェ
ットヘッドは、非常に精密な構造を有するものである。
こうしたインクジェットヘッドの一例を図3を用いて説
明する。
【0003】図4はインクジェットヘッドの一構成例を
示す分解模式図である。
【0004】図4において、シリコン基板101上には
吐出エネルギー発生素子である電気熱変換素子となる発
熱抵抗体103と発熱抵抗体用配線102とが薄膜形成
技術を用いて形成されている。この電気熱変換素子が形
成されたシリコン基板上には、さらに感光性樹脂等の樹
脂により形成されたインク流路壁104a及び共通イン
ク室壁104bをなすインク通路壁104がある。そし
て、このインク通路壁104によって形成された凹部を
覆うようにガラス基板よりなる天板105が該インク通
路壁104上に接着されてインク流路108aや共通イ
ンク室108bが形成されている。該インク流路108
aには前述の発熱素子103が設けられ、インク流路1
08aに連通するシリコン基板の端面には吐出口109
が形成されている。前記天板105には共通インク入口
部107となる開口が設けられており、この共通インク
入口部107は天板105に接着されたインク用フィル
ター106によって覆われている。
【0005】上述のようなインクジェットヘッドを製造
するための製造方法としては過去に多数提案されてきて
いる。そうしたインクジェットヘッドの製造方法の代表
的なものとして、特開昭61−154947号(USP
4657631)に記載される製造方法をあげることが
できる。当該公報に記載のインクジェットヘッドの製造
方法を図6をもとに簡単に説明する。当該インクジェッ
トヘッドの製造方法は次の6つの工程からなる。すなわ
ち、(1)まず、インクを吐出するためのエネルギー発
生素子を設けた基板1上に感光性樹脂層(ポジ型フォト
レジスト)62を形成する工程(図6a)、(2)次に
前記工程(1)で形成された該感光性樹脂層62をパタ
ーニングマスクを介して露光する工程(図6b)、
(3)前記工程(2)で露光された感光性樹脂層62に
現像処理を施して感光性樹脂をパターニングし、前記基
板1上にインク通路となるべき部分に固体層64を形成
する工程(図6c)、(4)前記工程(3)でパターニ
ングされた固体層の上に硬化型樹脂のインク通路壁形成
材料65を被覆する工程(図6d)、(5)該インク通
路壁形成材料65を硬化させる工程(図6e)、そして
(6)その後、含ハロゲン炭化水素、ケトン、エステ
ル、アルコール等の有機溶媒や水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等のアルカリ水溶液を用いて、パターニング
された固体層を溶解除去する工程(図6f)を経てイン
ク通路66が形成され、これによりインクジェットヘッ
ドが完成する。
【0006】上記インクジェットヘッドの製造方法にお
いては、インク通路壁形成材料65として、上述したよ
うに硬化型の樹脂が通常用いられる。当該樹脂は硬化時
に硬化収縮を起こすため、収縮応力が不可避的に働く。
また、当該樹脂はインクに対して多少なりとも膨潤はイ
ンクジェットヘッド駆動時の温度変化によって応力をも
たらす。インクジェットヘッドは、インク通路壁形成材
料である硬化型樹脂に生じるこれら応力によって、イン
ク通路壁と基板との間に剥離が生じることがある。この
剥離は隣接するインク流路への吐出エネルギーの損失を
もたらす原因となり、最悪の場合には吐出エネルギーが
不足して吐出口からインクが吐出されないことになる。
従ってインクジェットヘツドにおいてはインク通路壁と
基板との剥離を生じないようにインク通路壁材料の材料
選択がなされる。上述の剥離を防止する方法としては、
インク通路壁形成材料の弾性率を低下させることによ
り、発生する応力を材料が吸収するようにする方法と、
インク通路壁形成材料のインクに対する膨潤を少なくす
ることにより、発生する応力自体を少なくする方法とが
ある。しかしながら、弾性率の低い材料は、一般的にイ
ンクに対する膨潤量が多いということが言える。そこ
で、インク通路形成材料となる樹脂を選択する場合に
は、材料のインクに対する膨潤及び応力吸収性能の双方
の要件を満たす観点で所望の弾性率を有する材料が選択
される。ここで前述のインク通路壁形成材料のインクに
対する膨潤度は耐インク性とも表現できるものであり、
インクに対する膨潤度の高い材料については耐インク性
が低い材料ということができ、また、インクに対する膨
潤度が低い材料については耐インク性が高い材料という
ことができる。更にインク通路壁形成材料は、前記パタ
ーン上でディスペンサー等で塗布されるものであるが、
インク通路が高密度に配列されるにつれ、パターンが微
細になり、そうした微細なパターン中に材料を入り込ま
せるために粘度を低くする必要がある。この場合、該粘
度を低くすることにより材料塗布時の泡の抱き込みをも
防止することができる。インク通路形成材料の粘度を低
くする手段としては有機溶媒を用いることが考えられ
る。ところが、インク通路を形成するパターンである固
体層は通常ポジ型のフォトレジストで形成されるため、
インク通路壁形成材料中に有機溶媒を含有していると、
この溶媒により固体層のパターン形状が崩れ、精密なイ
ンク通路形成を行うことができなくなってしまう。こう
したことから、インク通路壁形成材料についてその粘度
を適宜制御できるようにするためには、材料自身が無溶
媒系のもので粘度の低いもの、すなわち常温で液状であ
るものが好ましい。
【0007】従来インク通路壁形成材料としては耐イン
ク性が優れていることから常温で液状であるエポキシ樹
脂が用いられている。ところが該エポキシ樹脂は前述の
ように耐インク性が優れているために、弾性率が高い。
そのため、インク通路壁が基板から剥離する場合があっ
た。すなわち、特に高密度でエネルギー発生素子を配設
するような場合には、エネルギー発生素子間の距離を短
くすることからインク通路壁の幅がそれに応じて薄くさ
れる。このためインク通路壁の基板に対する接触面積が
減少し十分な接着強度を維持できないことに加え樹脂の
弾性率が高いことにより収縮応力を吸収できないため
に、インク通路壁と基板との間で剥離してしまうことが
しばしばある。
【0008】そこで、前述のエポキシ樹脂が収縮応力を
吸収できるようにするためにエポキシ樹脂の弾性率を低
下させる必要がある。このエポキシ樹脂の弾性率を低下
させる手段としては該エポキシ樹脂をシリコーン変性さ
せることが考えられる。しかし、シリコーン変性された
エポキシ樹脂は、弾性率がかなり低くなることからイン
ク通路壁形成材料に必要とされる所望の接着強度を達成
することができなく、このため、機械的強度の不足によ
りインクジェットヘッドの構成部材としては使用されて
いない。こうしたことから、従来前記エポキシ樹脂の弾
性率を低くするについては、可撓性付与剤を混合するこ
とが通常行われる。
【0009】ところで、近年インクジェットの分野にお
いては、プリント媒体としてプラスチックシートや布と
いった紙以外のものも使われるようになってきている。
これに伴い、インクについてもその発色性や耐水性を今
まで以上高めることが要求されてきている。この要求を
かなえるについて、従来のインクに用いていた染料に代
わって水難溶性の染料や分散安定性の低い顔料を使う場
合がしばしばある。しかしながら、当該染料及び顔料は
従来の溶媒では安定して用いることができないため、溶
媒中に更にアルカリ塩を含有させ、インクのpHを高く
保たせる(高アルカリする)ことによって該染料及び顔
料を使いこなすことが提案されている。本発明者らは、
このような高アルカリインクを用いて前述した可撓性付
与剤を含有するエポキシ樹脂で形成されるインク通路壁
を有する従来のインクジェットヘッドを作動させたとこ
ろ、長時間駆動させた場合には印字のヨレといった印字
不良が発生する場合があることが分かった。この時にヘ
ッドを吐出口側より観察したところ、インク通路壁と基
板との界面に剥離が生じていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した従来
技術における問題点を解決し、高アルカリインクを使用
した場合においても長時間安定した吐出が可能であるイ
ンクジェットヘッドを提供することを主たる目的とす
る。
【0011】本発明の他の目的は、耐インク性に優れ基
板との剥離の問題の生じないインク通路壁を有するイン
クジェットヘッドを提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、精度の高い複数のイ
ンク通路を有する長尺タイプのインクジェットヘッドを
提供することにある。
【0013】本発明の他の目的は、安価で信頼性の高い
インクジェットヘッドを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前述した従
来技術における問題点を解決して上記課題を達成すべく
鋭意研究した結果、次のことが分かった。すなわち、従
来のインクジェットヘッドにおけるインク通路壁が前述
の剥離を起こす原因としては、インクを高アルカリイン
クに変えて初めて剥離が生じたことから材料の耐インク
性にあるものと思われる。一般に常温で液状であるエポ
キシ樹脂自体は耐インク性が高いため、前述の剥離の問
題はもっぱら使用する上述した可撓性付与剤に起因する
ものと考えられる。
【0015】そこで本願発明者らは従来のインクジェッ
トヘッドにおけるインク通路壁形成材料として用いられ
ている常温で液状であるエポキシ樹脂について、その弾
性率を低下させるについて、従来用いられている可撓性
付与剤以外のものであってインク通路壁形成材料の耐イ
ンク性に影響を及ぼさないものを鋭意研究したところ、
常温で液状であるエポキシ樹脂にシロキサン結合を有す
るジエポキサイド構造のエポキシ樹脂を含有させた場
合、硬化性エポキシ樹脂の弾性率は所望状態に低下さ
れ、且つ、耐インク性に優れたインク通路壁形成材料が
もたらされる知見を得た。本発明はこの知見に基づいて
更に研究した結果、完成に至ったものである。
【0016】本発明は、複数のインク通路を有するイン
クジェットヘッドにおいて、それらインク通路の壁を常
温で液状であるエポキシ樹脂を主成分とし、これにシロ
キサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂
を含有させてなるエポキシ樹脂組成物(以下、当該エポ
キシ樹脂組成物を「インク通路壁形成材料」という)で
構成することを特徴とするものである。
【0017】以下本発明を更に詳細に説明する。
【0018】本発明のインク通路壁形成材料で形成され
たインク通路壁は、耐インク性について従来に比べ格段
に向上することができる。さらには、インク通路の精度
についても従来よりも優れたものとすることができる。
これは従来のエポキシ樹脂に可撓性付与剤を含有させた
場合に比べて、シロキサン結合を有するジエポキサイド
構造のエポキシ樹脂を従来の可撓性付与剤と同じ含有量
とした時のインク通路形成材料の粘度を約1/10に低
下させることが可能となり、当該材料塗布時における泡
に巻き込みがなく脱泡処理を行なわなくとも精度の高い
インク通路壁を形成することが可能となるためである。
【0019】本発明のインク通路壁形成材料は、常温で
液状であるエポキシ樹脂にシロキサン結合を有するジエ
ポキサイド構造のエポキシ樹脂を含有させた組成物を主
成分とする硬化型樹脂であるが、これら常温で液状であ
るエポキシ樹脂及びシロキサン結合を有するジエポキサ
イド構造のエポキシ樹脂からなる主剤の他に、主剤を硬
化させるための硬化剤もしくは重合開始剤、また、必要
に応じて密着力を向上させるためのシランカップリング
剤を含有する。
【0020】前記主剤のうち、エポキシ樹脂としては1
分子中に2個以上のエポキシ基を有し、常温で液状であ
るならばいかなるものでも良いが、耐インク性の観点か
ら芳香環を有する分子量300以上のエポキシ樹脂であ
るものが望ましい。ここで、常温で液状であるとは、常
温(25℃)で粘度が10〜100000cpsのもの
を指し、半固体状のものも包含される。このようなエポ
キシ樹脂としては、たとえばビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキ
シ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂であることができ
る。これらのエポキシ樹脂は1種または2種以上混合し
て用いることができる。
【0021】また、本発明において用いられるシロキサ
ン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂は、
たとえばSi−OH結合を有する化合物にエピクロルヒ
ドリンをアルカリ水溶液中で反応させる方法や、Si−
H基を有するジメチルポリシロキサンとアリルグリシジ
ルエーテル、ビニルシクロヘキサンオキサイドなどの不
飽和エポキシ化合物を白金触媒化で付加反応する方法に
より生成することができる。また、当該シロキサン結合
を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂は市販され
ているものもあり、そうしたものの例として、チッソ株
式会社より市販されているB2405(1,3−ビス
(3−グリシドキシプロピル)テトラメチルジシロキサ
ン)を挙げることができる。上述のシロキサン結合を有
するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂については、分
子量が高すぎるものは粘度が高く、耐インク性が低いこ
とから使用に値しない。一方分子量が低過ぎるものは沸
点が低いため常温で安定して液状の状態を維持できない
ことから使用に値しない。そこで本発明において好まし
く用いられるシロキサン結合を有するジエポキサイド構
造のエポキシ樹脂は下記式I、IIに示されるものであ
る。
【0022】
【化5】
【0023】
【化6】 (ただし、R1 〜R4 は炭素数1〜4のアルキル基、炭
素数2〜6のアルケニル基、フェニル基、置換芳香族を
示し、互いに同一でも異なっていても良い。R5、R6
は炭素数1〜8のアルキレン、フェニレンを示し、互い
に同一でも異なっていても良い。nは1〜1000の整
数を示す。)以下にシロキサン結合を有するジエポキサ
イド構造のエポキシ樹脂の作成方法の一例を挙げる。
【0024】攪拌装置、温度計、滴下漏斗、及びエピク
ロルヒドリンと水との共沸混合物を凝縮分離して可能の
エピクロルヒドリン層を反応器に戻すための装置をつけ
た反応器に、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−
ジエトキシジシセザンとエピクロルヒドリンを入れ、攪
拌しながらこの溶液を加熱還流させる。これにNaOH
水溶液を内容物が所望の温度を保つように調整しながら
滴下する。そして反応中に蒸留された水とエピクロルヒ
ドリンのうち、エピクロルヒドリンだけ反応器に戻すよ
うにする。NaOH水溶液の滴下終了減圧下で回収した
後、トルエンを加え、これを水で水洗することにより生
成した食塩及び残存するアルカリを除去する。最終的に
加熱しながら減圧下でトルエン及び複生成物(エチルグ
リシジルエーテル)を除去することによりシロキサン結
合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂(1,
1,3,3−テトラメチル−1,3−ジグリシジルエー
テルジシロキサン)を得る。
【0025】本発明に於けるインクジェットヘッドのイ
ンク通路壁形成材料は、主剤中におけるシロキサン結合
を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂の割合は、
10〜40重量%であることが望ましい。すなわち主剤
中におけるシロキサン結合を有するジエポキサイド構造
のエポキシ樹脂の割合が10重量%未満である場合には
インク通路壁形成材料の弾性率が高いため、硬化収縮に
よる応力を吸収しきれずに基板との界面において剥離を
生じてしまう。また、主剤中におけるシロキサン結合を
有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂の割合が40
%を越える場合は、硬化までに非常に時間を有するため
歩留が低下するだけでなく、インク通路壁形成材料自身
の強度が低下しインクジェットヘッドの構成部材として
は好ましくない。
【0026】本発明に用いられる熱硬化剤としてはエポ
キシ樹脂に通常用いられる硬化剤の中でも常温で硬化可
能なアミン系硬化剤が用いられる。具体的には、変性芳
香族アミン系硬化剤である、フジキュアFXK−830
(商品名、富士化成工業社製)、変性脂肪族アミン系硬
化剤であるエポミックQ614(商品名、三井石油社
製)等を挙げることができる。
【0027】本発明のインク通路壁形成材料は熱硬化型
のものでも光硬化型のものでも構わない。上述のインク
通路壁形成材料に光硬化触媒を添加することにより、光
硬化型のものとすることもできる。このような光硬化触
媒としては、(1)酸素により重合阻害がない、(2)
硬化収縮が少なく密着性、接着性に優れる。(3)耐熱
性、耐薬品性が優れる、といったことよりカチオン重合
化合物が好ましい。このようなものとして具体的には、
アデカオプトマー SP−150、170(商品名、旭
電化社製)等を挙げることができる。
【0028】本発明のインク通路壁形成材料には、更に
シランカップリング剤を含有することが望ましい。シラ
ンカップリング剤を含有することにより接着性を向上す
ることができるとともに、材料のチクソ性を低下させ、
材料塗布時の泡の巻き込みを防止することができる。さ
らには材料の粘度も低下させる。しかしながら、シラン
カップリング剤は固体層となるポジ型フォトレジストに
対して相溶性があるため、主剤に余り多く含有させるこ
とはできない。またシランカップリング剤は主剤に対し
含有される量に応じてインク通路壁形成材料の耐インク
性が低下する。したがって、シランカップリング剤の主
剤に対する含有量は主剤100重量部に対して1〜10
重量部であることが好ましい。また、シランカップリン
グ剤の中でも本発明においては、主剤との相性よりエポ
キシ系のシランカップリング剤が好ましく用いられる。
この他に硬化剤としてアミン系の熱硬化剤を用いる場合
には、アミン系シランカップリング剤を用いることも可
能である。
【0029】以下に、本発明のインクジェットヘッドの
製造方法について説明する。
【0030】図1(a)〜(j)は本発明におけるイン
クジェットヘッドの製造方法を模式的に示した説明図で
あり、本発明にかかるインクジェットヘッドの構成の一
例の吐出方向正面より見た模式図が示されている。更に
図2(a)〜(j)は図1(a)〜(j)で示される構
成の模式的斜視図である。なお、本例では3つのオリフ
ィスを有するインクジェットヘッドが示されるが、これ
以上のオリフィスを有する高密度インクジェットヘッド
あるいは1〜2つのオリフィスを有するインクジェット
ヘッドの構成を本発明に包含されるものである。
【0031】本発明において、基板1として例えば、ガ
ラス、セラミック、プラスチック、金属等からなる材料
が用いられる。
【0032】上記基板1上には、電気熱変換素子あるい
は圧電素子等の液体吐出エネルギー発生素子が所望の個
数配置される。図1(a)、図2(a)では電気熱変換
素子14を設けた構成が示されている。このような電気
熱変換素子14の製造方法としては、半導体分野におけ
る薄膜形成技術によって形成することができる。一例を
挙げると、HfB2 、TaN、Ta25 等の発熱抵抗
層11を前記基板1上にスパッタリング、CVD等で成
膜し、続いて発熱抵抗層11上にAl等の電極層12を
スパッタリング、CVD、蒸着等で成膜する。その後、
図2(a)に示されるような電極パターンに電極層12
のみをフォトリソグラフィー技術によりパターニングし
た後、発熱抵抗層11を図2(a)に示されるようなパ
ターンにフォトリソグラフィー技術によりパターニング
する事により電気熱変換素子14が完成する。ここで発
熱抵抗層11の電極層12に被覆されていない部分(露
出部)が発熱部13となる。
【0033】このような液体吐出エネルギー発生素子に
よってインク小滴を吐出させるための吐出エネルギーが
インクに与えられ、プリントが行われる。上記液体吐出
エネルギー発生素子として電気熱変換素子が用いられる
時には、この素子が近傍のインクを加熱することにより
インクの状態変化を生起させ、状態変化時の体積膨張に
より吐出エネルギーを発生する。また、上記液体吐出エ
ネルギー発生素子として圧電素子が用いられる時は、こ
の素子の機械的振動によって吐出エネルギーが発生され
る。
【0034】なお、これらの素子には、これらの素子を
作動させるための制御入力用信号電極が接続されている
(不図示)。また、一般にこれら吐出エネルギー発生素
子の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層
が設けられるが、本発明においてもこのような機能層を
設けることはさしつかえない。
【0035】次に、液体吐出エネルギー発生素子が配置
された基板1上にポジ型フォトレジストよりなる感光性
樹脂層2を被覆する(図1(b)、図2(b))。
【0036】感光性樹脂層2としては後処理により溶解
除去可能なポジ型フォトレジストを用いることが好まし
く、これにはナフトキノン系ポジ型フォトレジスト、化
学増幅型のポジ型フォトレジスト、主鎖分解型のポジ型
フォトレジスト等のいずれのタイプでも用いることがで
きる。また、被覆の方法としては液状のものをスピンコ
ートやロールコート等で塗布する方法や、ドライフィル
ムを接合する方法等が用いられる。
【0037】そして、前工程で被覆した感光性樹脂層2
に上記液体吐出エネルギー発生素子を含む基板1上より
インク通路形成部位のパターンを有するマスク3を介し
て露光を施す(図1(c)、図2(c))。
【0038】この露光工程により前記感光性樹脂層2の
うち露光された箇所2′が可溶になる(図1(d)、図
2(d))。
【0039】前記感光性樹脂層2の露光箇所2′をアル
カリ溶液等の溶剤で現像することによりインク流路とな
る固体層(レジストパターン)4を形成する(図1
(e)、図2(e))。
【0040】インク通路の形状は前記マスク3の形状に
よって所望のものとすることが可能であり、固体層も該
インク通路形状に応じたものとすることができる。更に
本例では、3つの吐出エネルギー発生素子に対応して設
けられる3つの吐出口のそれぞれからインク滴を吐出さ
せることが可能なように、インク流路は3つに分散さ
れ、インク室は該インク流路のそれぞれにインクを供給
し得るようにこれらと連結したものとされている。
【0041】次に固体層を可溶化するために固体層4の
全面露光を行う(図1(f)、図2(f))。
【0042】固体層4に用いられているポジ型レジスト
は、一般的に光と反応して窒素ガスを発生するため、こ
のままインク通路壁形成材料5を被覆してしまうとイン
ク通路壁形成材料中に気泡を取り込み流路形状が崩れて
しまう場合がある。そこで、全面露光後、固体層4の脱
気処理を施しておくことが好ましい。なお、インク通路
壁形成材料5として光硬化性の材料を用いる場合には、
インク通路壁形成材料5の露光時においても固体層4か
らのガスの発生する場合があるため、固体層4の全面露
光及び脱気処理を繰り返し行うことにより固体層4を十
分に反応させておくことが好ましい。
【0043】次いで上記固体層4が形成された基板1上
に主成分が常温で液状であるエポキシ樹脂にシロキサン
結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂を含有
させた組成物からなる硬化型樹脂のインク通路壁形成材
料5をディスペンサー等で塗布する(図1(g)、図2
(g))。
【0044】また、インク通路壁形成材料5の塗布後、
該インク通路壁形成材料5上に天板7を接合しても構わ
ない(図1(h)、図2(h))。
【0045】次に前記インク通路壁形成材料5に加熱、
露光等の硬化処理を施し前記インク通路壁形成材料5の
硬化を行なった後、更に前記固体層4を含ハロゲン炭化
水素、ケトン、エステル、アルコール等の有機溶媒ある
いは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ水
溶液を用いて溶解除去することによりインク流路6及び
これに連通する共通インク室が形成されインクジェット
ヘッドが完成する(図(i)、(j)及び図2(i)、
(J))。
【0046】以下に、本発明のインクジェットヘッドを
搭載可能なインクジェット装置の一例を示す。
【0047】図5はインクジェットヘッドをインクジェ
ットヘッドカートリッジ(IJC)として装着したイン
クジェット装置(IJA)の一例を示す模式的説明図で
ある。
【0048】図5において、20はプラテン24上に送
紙されてきた被プリント媒体であるプリント紙のプリン
ト面に対向してインク吐出を行なうノズル群を具えたイ
ンクジェットヘッドカートリッジ(IJC)である。1
6はIJC20を保持するキャリッジHCであり、駆動
モータ17の駆動力を伝達する駆動ベルト18の一部と
連結し、互いに並行に排泄された2本のガスドシャフト
19Aおよび19Bと摺動可能とすることにより、IJ
C20のプリント紙の全幅にわたる往復移動が可能とな
る。
【0049】26はヘッド回復装置であり、IJC20
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構23を介したモータ22の
駆動力によって、IJC20のキャッピングを行なう。
また、プリント終了時等にキャッピングを施すことによ
りIJCが保護される。
【0050】30はヘッド回復装置26の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード31はブレード保持部材31
Aにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置26
と同様、モータ22および伝動機構23によって動作
し、IJC20の吐出面との係合が可能となる。これに
より、IJC20の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置26を用いた吐出回復処理
後に、ブレード31をIJC20の移動経路中に吐出さ
せ、IJC20の移動動作に伴なってIJC20の吐出
面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもので
ある。
【0051】本発明は、特にインクジェット方式の中で
も、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、プリン
トを行うインクジェット方式のインクジェットヘッド、
インクジェット装置に於いて、優れた効果をもたらすも
のである。
【0052】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。このインクジ
ェット方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型
のいずれにも適用可能である。
【0053】このインクジェット方式を簡単に説明する
と、液体(インク)が保持されているシートや液路に対
応して配置されている電気熱変換素子に、プリント情報
に対応して液体(インク)に核沸騰現象を越え、膜沸騰
現象を生じる様な急速な温度上昇を与えるための少なく
とも一つの駆動信号を印加することによって、熱エネル
ギーを発生せしめ、インクジェットヘッドの熱作用面に
膜沸騰を生じさせる。この様に液体(インク)から電気
熱変換素子に付与する駆動信号に一対一対応した気泡を
形成できるため、特にオンデマンド型のプリント法には
有効である。この気泡の成長、収縮により吐出孔を介し
て液体(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を
形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適
切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優
れた液体(インク)の吐出が達成でき、より好ましい。
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第446
3359号明細書、同第4345262号明細書に記載
されているようなものが適している。尚、上記熱作用面
の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313124
号明細書に記載されている条件を採用すると、更に優れ
た記録を行なうことができる。
【0054】インクジェットヘッドの構成としては、上
述の各明細書に開示されているような吐出口、液流路、
電気熱変換素子を組み合わせた構成(直線状液流路又は
直角液流路)の他に、米国特許第4558333号明細
書、米国特許第4459600号明細書に開示されてい
る様に、熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持
つものも本発明に含まれる。
【0055】加えて、複数の電気熱変換素子に対して、
共通するスリットを電気熱変換素子の吐出口とする構成
を開示する特開昭59年第123670号公報や熱エネ
ルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構
成を開示する特開昭59年第138461号公報に基づ
いた構成においても本発明は有効である。
【0056】さらに、本発明が有効に利用されるインク
ジェットヘッドとしては、プリント装置がプリントでき
るプリント媒体の最大幅に対応した長さのフルラインタ
イプのインクジェットヘッドがある。このフルラインヘ
ッドは、上述した明細書に開示されているようなインク
ジェットヘッドを複数組み合わせることによってフルラ
イン構成にしたものや、一体的に形成された一個のフル
ラインヘッドであっても良い。
【0057】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。
【0058】又、本発明のインクジェット装置に、予備
的な補助手段等を付加することは、本発明のインクジェ
ット装置を一層安定にすることができるので好ましいも
のである。これらを具体的に挙げれば、電気熱変換素子
或はこれとは別の加熱素子、或はこれらの組み合わせに
よる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出
モードを行なう手段を付加することも安定したプリント
を行なうために有効である。
【0059】更に、インクジェット装置のプリントモー
ドとしては黒色等の主流色のみをプリントするモードだ
けではなく、インクジェットヘッドを一体的に構成した
ものか、複数個の組み合わせて構成したものかのいずれ
でも良いが、異なる色の複色カラー又は、混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。
【0060】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
【0061】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。このよ
うなインクは、特開昭54−56847号公報あるいは
特開昭60−71260号公報に記載されるような、多
孔質シートの凹部又は貫通孔に液状又は固形物として保
持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような
形態としても良い。
【0062】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。 <実験>以下に本発明者らが行った実験について記載す
る。
【0063】本発明者らは、インクジェットヘッドのイ
ンク通路壁が従来有していた問題点、すなわち、高アル
カリインクを使用する場合におけるインクジェットヘッ
ドのインク通路壁の剥離の問題に鑑みて、所望の弾性率
度を有すると共に優れた耐インク性を有するインク通路
壁形成材料を見いだすべく実験を介して検討を行った。
すなわち、エポキシ樹脂の有する優れた耐インク性質に
着目し、この耐インク性を発揮させながら、所望の弾性
率を有するインク通路壁形成材料として本発明者らが見
いだしたものである常温で液状であるエポキシ樹脂にシ
ロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹
脂を含有させたエポキシ樹脂組成物が、インク通路壁形
成材料として従来のインクジェットヘッドにおける上述
した問題の解決に寄与できるか否かを以下の実験1ない
し22に介して検討した。以下の実験1ないし22にお
いては所望のインク通路壁形成材料を達成するについ
て、インク通路壁形成材料の耐インク性、弾性率につい
て総合的に検討した。 実験1 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂エピコート828(商品名、油化シェル
社製)を75重量部用意し、これにシロキサン結合を有
するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,3−
ビス(3−グリシドキシプロピル)テトラメチルジシロ
キサンを25重量部混合することで主剤を得た。この主
剤に変性芳香族アミン系硬化剤であるフジキュアFXK
−830(商品名、富士化成工業社製)を主剤100重
量部に対して50重量部混合した。更にエポキシ系シラ
ンカップリング剤A−187(商品名、日本ユニカー社
製)を5重量部混合して常温で液状である試験材料を得
た。 実験2 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂エピコート828(商品名、油化シェル
社製)を75重量部用意し、これにシロキサン結合を有
するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,1,
3,3−テトラメチル−1,3−ジグリシジルエーテル
ジシロキサンを25重量部混合することで主剤を得た。
この主剤に変性脂肪族アミン系硬化剤であるエポミック
Q614(商品名、三井石油社製)を主剤100重量部
に対して28重量部混合した。更にエポキシ系シランカ
ップリング剤A−187(商品名、日本ユニカー社製)
を5重量部混合して常温で液状である試験材料を得た。 実験3 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
D型エポキシ樹脂エポミックR710(商品名、三井石
油社製)を90重量部用意し、これにシロキサン結合を
有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,
1,3−ビス(3−グリシドキシプロピル)テトラメチ
ルジシロキサンを10重量部混合することで主剤を得
た。この主剤に変性脂肪族アミン系硬化剤であるエポミ
ックQ614(商品名、三井石油社製)を主剤100重
量部に対して28重量部混合した。更にエポキシ系シラ
ンカップリング剤A−187(商品名、日本ユニカー社
製)を5重量部混合して常温で液状である試験材料を得
た。 実験4 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
D型エポキシ樹脂エポミックR710(商品名、三井石
油社製)を90重量部用意し、これにシロキサン結合を
有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,
1,3,3−テトラメチル−1,3−ジグリシジルエー
テルジシロキサンを10重量部混合することで主剤を得
た。この主剤に変性脂肪族アミン系硬化剤であるフジキ
ュアFX−830(商品名、富士化成工業社製)を主剤
100重量部に対して50重量部混合した。更にエポキ
シ系シランカップリング剤A−187(商品名、日本ユ
ニカー社製)を5重量部混合して常温で液状である試験
材料を得た。 実験5 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を95重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を5重量部とした以外は実験1と同様にして常温で
液状である試験材料を得た。 実験6 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を85重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を15重量部とした以外は実験1と同様にして常温
で液状である試験材料を得た。 実験7 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を65重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を35重量部とした以外は実験1と同様にして常温
で液状である試験材料を得た。 実験8 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を60重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を40重量部とした以外は実験1と同様にして常温
で液状である試験材料を得た。 実験9 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を50重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を50重量部とした以外は実験1と同様にして常温
で液状である試験材料を得た。 実験10 エポキシ樹脂としてビスフェノールAD型エポキシ樹脂
エポミックR710(商品名、三井石油社製)を95重
量部用意し、これにシロキサン結合を有するジエポキサ
イド構造のエポキシ樹脂として1,1,3,3−テトラ
メチル−1,3−ジグリシジルエーテルジシロキサンを
5重量部混合することで主剤を得た。この主剤に変性脂
肪族アミン系硬化剤であるエポミックQ614(商品
名、三井石油社製)を主剤100重量部に対して28重
量部混合した。更にエポキシ系シランカップリング剤A
−187(商品名、日本ユニカー社製)を5重量部混合
して常温で液状である試験材料を得た。 実験11 主剤中のエポキシ樹脂を90重量部、シロキサン結合を
有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂を10重量部
とした以外は実験10と同様にして常温で液状である試
験材料を得た。 実験12 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を60重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を40重量部とした以外は実験10と同様にして常
温で液状である試験材料を得た。 実験13 主剤を常温で液状であるビスフェノールA型エポキシ樹
脂エピコート828(商品名、油化シェル社製)のみ1
00重量部とした以外は実験1と同様にして常温で液状
である試験材料を得た。 実験14 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂エピコート828(商品名、油化シェル
社製)を75重量部用意し、これに可撓性付与剤である
エポライト3002(商品名、共栄社油脂社製)を25
重量部混合することで主剤を得た。この主剤に変性芳香
族アミン系硬化剤であるフジキュアFXK−830(商
品名、富士化成工業社製)を主剤100重量部に対して
50重量部混合した。更にエポキシ系シランカップリン
グ剤A−187(商品名、日本ユニカー社製)を5重量
部混合して常温で液状である試験材料を得た。 実験15 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂エピコート828(商品名、油化シェル
社製)を75重量部用意し、これにシロキサン結合を有
するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,3−
ビス(3−グリシドキシプロピル)テトラメチルジシロ
キサンを25重量部混合することで主剤を得た。この主
剤にカチオン型紫外線硬化開始剤であるアデカオプトマ
ーSP−170(商品名、旭電化工業社製)を得られた
主剤100重量部に対して1.5重量部混合した。更に
エポキシ系シランカップリング剤A−187(商品名、
日本ユニカー社製)を5重量部混合して常温で液状であ
る試験材料を得た。 実験16 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
D型エポキシ樹脂エポミックR710(商品名、三井石
油社製)を80重量部用意し、これにシロキサン結合を
有するジエポキ トラメチル−1,3−ジグリシジルエ
ーテルジシロキサンを20重量部混合することで主剤を
得た。この主剤にカチオン型紫外線硬化開始剤であるア
デカオプトマーSP−170(商品名、旭電化工業社
製)を得られた主剤100重量部に対して1.5重量部
混合した。更にエポキシ系シランカップリング剤A−1
87(商品名、日本ユニカー社製)を5重量部混合して
常温で液状である試験材料を得た。 実験17 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂エピコート828(商品名、油化シェル
社製)を95重量部用意し、これにシロキサン結合を有
するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,1,
3,3−テトラメチル−1,3−ジグリシジルエーテル
ジシロキサンを5重量部混合することで主剤を得た。こ
の主剤にカチオン型紫外線硬化開始剤であるアデカオプ
トマーSP−170(商品名、旭電化工業社製)を得ら
れた主剤100重量部に対して1.5重量部混合した。
更にエポキシ系シランカップリング剤A−187(商品
名、日本ユニカー社製)を5重量部混合して常温で液状
である試験材料を得た。 実験18 常温で液状であるエポキシ樹脂としてビスフェノールA
D型エポキシ樹脂エポミックR710(商品名、三井石
油社製)を90重量部用意し、これにシロキサン結合を
有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂として1,3
−ビス(3−グリシドキシプロピル)テトラメチルジシ
ロキサンを10重量部混合することで主剤を得た。この
主剤にカチオン型紫外線硬化開始剤であるアデカオプト
マーSP−170(商品名、旭電化工業社製)を得られ
た主剤100重量部に対して1.5重量部混合した。更
にエポキシ系シランカップリング剤A−187(商品
名、日本ユニカー社製)を5重量部混合して常温で液状
である試験材料を得た。 実験19 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を60重量部、
シロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ
樹脂を40重量部とした以外は実験15と同様にして常
温で液状である試験材料を得た。 実験20 主剤中の常温で液状であるエポキシ樹脂を50重量部、
シロキるジエポキサイド構造のエポキシ樹脂を50重量
部とした以外は実験16と同様にして常温で液状である
試験材料を得た。 実験21 主剤を常温で液状であるビスフェノールA型エポキシ樹
脂エピコート828(商品名、油化シェル社製)のみ1
00重量部とした以外は実験15と同様にして常温で液
状である試験材料を得た。 実験22 熱硬化剤フジキュアFXK−830(商品名、富士化成
工業社製)の代わりにカチオン型紫外線硬化開始剤であ
るアデカオブトマーSP−170(商品名、旭電化工業
社製)を得られた主剤100重量部に対して1.5重量
部混合した以外は実験14と同様にして常温で液状であ
る試験材料を得た。
【0064】以上の実験1ないし22のそれぞれにおい
て得られた試験材料のそれぞれについて、インク通路壁
形成材料として使用に価するものであるか否かを、該イ
ンク通路壁形成材料に要求される耐インク性、弾性率を
総合的に判断するため密着性及び形状保持性について以
下に述べる手法で評価して検討した。 ・密着性評価:それぞれの試験材料のインクに対する膨
潤試験を行なうことにより耐インク性、弾性率を総じて
調べた。すなわち、ガラス上に各試験材料で100μm
の塗膜を作り、このガラスを実験1〜14の試験材料に
関しては常温にて予備硬化後、130℃、2時間の熱硬
化を行ない、実験15〜22の試験材料に関しては8.
3Jの紫外線照射後130℃、1時間の熱硬化を行ない
試験材料を硬化させる。その後、PCTにより該ガラス
を従来インク(DEG 36wt%、水 74wt%)
及び高アルカリインク(pH10.7、組成:GLY1
0.0wt%、UREA5.0wt%、IPA5.0w
t%、水酸化リチウム0.4%、硫酸アンモニウム0.
5wt%、水79.9wt%)のインクのそれぞれに浸
せきし、120℃、2気圧の条件下で10hr放置し
た。その後ガラスをインク中から取り出し、水洗、乾燥
した後、各試験材料の剥離の有無を顕微鏡を用いて観察
した。観察結果は以下の評価基準で表1及び表2に示し
た。すなわち、○:ガラス基板上から塗膜がはがれ落ち
なかった場合、×:ガラス基板上から塗膜がはがれ落ち
た場合。
【0065】ここで、試験材料が耐インク性、弾性率の
うち1つでも所望の性能を有さない場合、塗膜がはがれ
落ちが生じる。したがって、塗膜のはがれ落ちが生じな
い材料は、後述の形状保持性を除けば上記2つの観点で
所望の性能を有しているといえる。 ・形状保持性評価:前述の密着性評価ではインク通路壁
の弾性率が高過ぎるものについて識別できるが、弾性率
が低過ぎるものを識別することはできない。このように
弾性率が低い材料は機械的強度が不足しているため外力
によりインク流路の形状が崩れてしまう場合がある。そ
こで密着性評価の他に各試験材料の形状保持性の評価を
行った。形状保持性の評価は曲げ弾性試験を介して行っ
た。すなわち、JIS−K−6911の試験方法に基づ
き、実験1〜22の各試験材料を型に流し込み、各試験
材料に対し硬化処理を次のようにして施す。すなわち、
実験1〜14の試験材料(熱硬化型材料)に関しては、
常温にて予備硬化後、130℃、2時間の加熱処理を施
した。また、実験15〜22の試験材料(光硬化型材
料)に関しては、8.3Jの紫外線照射後130℃、1
時間の加熱処理を施した。かくして、硬化された各試験
材料を固形サンプルとし、それぞれの該サンプルを測定
装置RTM−100(東洋ボールドウィン株式会社製)
にセットして曲げ弾性率を調べた。得られた評価結果は
以下の評価基準で表1に示した。すなわち、○:曲げ弾
性率が60kgf/mm以上であった場合、×:曲げ弾
性率が60kgf/mmに満たなかった場合。
【0066】ここで、形状保持性とはインクジェットヘ
ッドの構成材料として使用した場合の機械的強度を示す
ものであり、曲げ弾性率が60kgf/mmに満たない
ものは強度不足により形状の維持が困難であり、材料自
体の損傷の虞を有するものである。
【0067】更に、上記密着性評価及び形状保持性評価
の結果に基づいて各試験材料の総合評価を行い、その結
果を表1及び表2に示した。すなわち、○:密着性評価
及び形状保持性評価のいずれも○であった場合、×のい
ずれかが×であった場合。
【0068】
【表1】
【0069】
【表2】 密着性の評価結果から次のことがわかった。すなわち、
実験5,10,13,17及び実験21の試験材料の場
合、従来インク、高アルカリインクとも剥離が生じてし
まい、ガラス基板から塗膜がはがれ落ちてしまう。実験
14及び実験22の試験材料の場合、従来インクでは剥
離が見受けられないものの、高アルカリインクでは剥離
が生じてガラス基板から塗膜がはがれ落ちてしまう。実
験6の試験材料の場合、従来インク、高アルカリインク
ともガラス基板から塗膜がはがれ落ちることはないが、
高アルカリインクの場合は基板との界面に部分的な剥離
が見受けられる。その他の試験材料に関してはいずれの
インクにおいても剥離は見受けられない。
【0070】形状保持性の評価結果から次のことがわか
った。すなわち、実験9及び実験20の試験材料が曲げ
弾性率が60kgf/mm以下で強度不足である。
【0071】以上のことに鑑みて判断すると、実験5,
10,13,17及び実験21の試験材料においては、
主剤の弾性率が高いこと、すなわち主剤における常温で
液状であるエポキシ樹脂の含有率が高いことにより、樹
脂の収縮応力を吸収しきれず剥離が生じるものと思われ
る。このことは、実験6及び実験18の試験材料におい
ては高アルカリインク中で剥離は生じるものの塗膜がは
がれ落ちることはないことからも推測される。実験14
及び実験22の試験材料においては、可撓性付与剤がア
ルカリインクにより一層膨潤されるために耐インク性が
低下し剥離が生じるものと思われる。また実験9及び実
験20においては、主剤におけるエポキシ樹脂の含有率
が低いために試験材料の機械的強度が低下するものと思
われる。この実験9及び実験20においては試験材料の
予備硬化に必要な時間も他の試験材料に比べ数段長いも
のであり、これらを使用してのインクジェットヘッドの
製造では所望の歩留は達成できないと思われる。
【0072】更に、実験15及び実験22の試験材料の
粘度を測定したところ、実験15の試験材料の粘度は3
40cps、実験22の試験材料の粘度は4500cp
sであり、本発明のインク通路壁形成材料は、従来のイ
ンク通路壁形成材料であるエポキシ樹脂に可撓性付与剤
を含有させた材料に比べ、粘度を約1/10に低下させ
ることが可能であることがわかる。これにより該材料塗
布時の泡の抱き込みも低減され、インクジェットヘッド
における精度の高いインク通路の形成も可能となる。
【0073】以上の結果から、上述した本願発明の常温
で液状であるエポキシ樹脂にシロキサン結合を有するジ
エポキサイド構造のエポキシ樹脂を含有させたエポキシ
樹脂組成物を主成分とするインク通路壁形成材料によれ
ば、高アルカリ下にあっても剥離の問題が生じず、イン
クジェットヘッドの安定したインク吐出が維持されるこ
とが理解される。なお、上記実験のうち本発明に属する
ものは、実験1〜4、6〜8、11〜12、15〜1
6、18〜19で得られたものであり、インクジェット
ヘッドのインク通路壁形成材料として総合的な性能の点
でより好ましいものは実験1,2,15及び16で得ら
れたものである。
【0074】次に、本発明の実施例として前述の実験1
及び実験16で得られた試験材料をインク通路壁形成用
材料に用いてインクジェットヘッドを作成し、その性能
を検証した。また、比較例として、実験13及び実験1
4で得られた試験材料をインク通路壁形成用材料に用い
てインクジェットヘッドを作成し、その性能を検証し
た。
【0075】
【実施例】
実施例1 Siウエハ表面にスパッタリングによってHfB2 から
なる発熱抵抗層を2000オングストロームの厚さに形
成し、引き続いてその上面を電気ビーム蒸着法によりア
ルミニウムを1μmの熱さに堆積させて電極層を形成す
る。ついでフォトリソグラフィー法によって発熱抵抗層
及び電極層のパターンを形成し、Si基板上に128ノ
ズルに対応する電気熱変換素子を200dpiで形成す
る。
【0076】次いで電気熱変換素子が形成されたSi基
板上にポジ型フォトレジストPMER AR−900
(商品名:東京応化社製)を30μmになるようにスピ
ンコートしオープン中90℃、40分のプリベークを行
ないレジスト層を形成した。次にノズルパターンのマス
クを介してパターン露光後、現像、リンスを行なって4
0μmピッチのノズルパターンを形成した。ノズルパタ
ーンの固体層が設けられた基板上に、実験1で作成した
試験材料をディスペンサーにより固体層を被覆するよう
に塗布し、常温硬化(25℃24時間)した後、100
℃2時間の熱硬化を行ない3wt%の水酸化ナトリウム
溶液に浸漬し、ノズルパターンの固体層を除去すること
によりインクジェットヘッドを作成した。
【0077】このように作成したインクジェットヘッド
に高アルカリインク(pH10.7、組成:GLY1
0.0wt%,UREA5.0wt%,IPA5.0w
t%,水酸化リチウム0.4%,硫酸アンモニウム0.
5wt%,水79.9wt%)を使用して1000時間
の連続印字試験を行なったところ、印字不良や不吐出等
は発生せず、安定した印字を行なうことができた。ま
た、このインクジェットヘッドにおける吐出口付近を観
察したところ図3aのように基板とインク通路壁とは良
好な密着状態を保っており、基板とインク通路壁との間
に剥離は見受けられなかった。 実施例2 Siウエハ表面にスパッタリングによってHfB2 から
なる発熱抵抗層を2000オングストロームの厚さに形
成し、引き続いてその上面を電気ビーム蒸着法によりア
ルミニウムを1μmの熱さに堆積させて電極層を形成す
る。ついでフォトリソグラフィー法によって発熱抵抗層
及び電極層のパターンを形成し、Si基板上に電気熱変
換素子を形成する。
【0078】次いで電気熱変換素子が形成されたSi基
板上にポジ型フォトレジストPMER AR−900
(商品名:東京応化社製)を30μmになるようにスピ
ンコートしオープン中90℃、40分のプリベークを行
ないレジスト層を形成した。次にノズルパターンのマス
クを介してパターン露光後、現像、リンスを行なって4
0μmピッチのノズルパターンを形成した。ノズルパタ
ーンの固体層が設けられた基板上に、実験16で作成し
た試験材料で固体層を被覆し、8.3Jの紫外線照射後
130℃で1時間の熱硬化を行ない3wt%の水酸化ナ
トリウム溶液に浸漬し、ノズルパターンの固体層を除去
することによりインクジェットヘッドを作成した。
【0079】このように作成したインクジェットヘッド
に高アルカリインク(pH10.7、組成:GLY1
0.0wt%,UREA5.0wt%,IPA5.0w
t%,水酸化リチウム0.4%,硫酸アンモニウム0.
5wt%,水79.9wt%)を使用して1000時間
の連続印字試験を行なったところ、印字不良や不吐出等
は発生せず、安定した印字を行なうことができた。ま
た、このインクジェットヘッドにおける吐出口付近を観
察したところ図3aのように基板とインク通路壁とは良
好な密着状態を保っており、基板とインク通路壁との間
に剥離は見受けられなかった。 比較例1 インクジェットヘッドのインク流路形成用材料として実
験13で得られた試験材料を用いる以外は実施例1と同
様にしてインクジェットヘッドを作成した。
【0080】このように作成したインクジェットヘッド
を実施例1と同様にアルカリインク(pH10.7、組
成:GLY10.0wt%,UREA5.0wt%,I
PA5.0wt%,水酸化リチウム0.4%,硫酸アン
モニウム0.5wt%,水79.9wt%)を使用して
1000時間の連続印字試験を行なったところ、不吐出
や印字のかすれが見受けられた。また、このインクジェ
ットヘッドにおける吐出口付近を観察したところ、中央
部では図3bのように基板とインク通路壁との間に剥離
が生じていた。 比較例2 インクジェットヘッドのインク流路形成用材料として実
験14で得られた試験材料を用いる以外は実施例1と同
様にしてインクジェットヘッドを作成した。
【0081】このように作成したインクジェットヘッド
を実施例1と同様にインクジェットヘッドの液室に高ア
ルカリインク(pH10.7、組成:GLY10.0w
t%,UREA5.0wt%,IPA5.0wt%,水
酸化リチウム0.4%,硫酸アンモニウム0.5wt
%,水79.9wt%)を使用して1000時間の連続
印字試験を行なったところ、不吐出やインクジェットヘ
ッドのかすれが見受けられた。また、このインクジェッ
トヘッドにおける吐出口付近を観察したところ、中央部
では図3bのように基板とインク通路壁との間に剥離が
生じていた。
【0082】以上の結果から上述したように本願発明の
常温で液状であるエポキシ樹脂にシロキサン結合を有す
るジエポキサイド構造のエポキシ樹脂を含有させたエポ
キシ樹脂組成物を主成分とする硬化型樹脂をインク通路
壁形成用材料として用いる場合、インク通路壁を剥離が
生じないものとすることができ、常時安定したインク吐
出がなされて高品質のプリントをもたらす所望のインク
ジェットヘッドが得られることが理解される。
【0083】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば高アル
カリを使用した場合においても長時間安定した吐出が可
能であり、耐インク性に優れ、基板との剥離の問題を生
じない精度の高いインクジェットヘッドが低コストで得
られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a),(b),(c),(d),
(e),(f),(g),(h),(i),(j)は本
発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図。
【図2】図2(a),(b),(c),(d),
(e),(f),(g),(h),(i),(j)は図
1(a)〜(j)の構成の模式的斜視図。
【図3】本実施例及び比較例で作成したインクジェット
ヘッドの吐出口付近の拡大模式図。
【図4】インクジェットヘッドの一構成例を示す分解模
式図。
【図5】本発明のインクジェットヘッドを搭載可能なイ
ンクジェット装置の一例を示す模式図。
【図6】図1(a),(b),(c),(d),
(e),(f)は従来のインクジェットヘッドの製造方
法を説明する工程図。
【符号の説明】
1 基板 2 感光性樹脂層 2′ 露光箇所 3 マスク 4 固体層 5 インク通路壁形成材料 6 インク流路 7 天板 11 発熱抵抗層 12 電極層 13 発熱部 14 電気熱変換素子 16 キャリッジ 17 駆動モータ 18 駆動ベルト 19A ガイドシャフト 19B ガイドシャフト 20 インクジェットヘッドカートリッジ 22 モータ 23 伝動機構 24 プラテン 26 ヘッド回復装置 30 ブレード 30A ブレード保持部材 31 ブレード 101 シリコン基板 102 発熱素子用配線 103 発熱素子 104 インク通路壁 104a インク流路壁 104b 共通インク室壁 105 天板 106 インク用フィルター 107 共通インク入口部 108a インク流路 108b 共通インク室 109 吐出口

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを吐出するための吐出口と、イン
    クを吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネ
    ルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生素子を備える
    基板と、前記吐出口に連通しインクを供給する複数のイ
    ンク通路と、を備えていて、該インク通路のそれぞれは
    前記基板と接合しインク通路を形成するインク通路壁を
    有しているインクジェットヘッドにおいて、 前記インク通路壁が、主成分が常温で液状であるエポキ
    シ樹脂にシロキサン結合を有するジエポキサイド構造の
    エポキシ樹脂を含有させたエポキシ樹脂組成物からなる
    ことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 前記シロキサン結合を有するジエポキサ
    イド構造のエポキシ樹脂が下記式IもしくはIIの構造で
    ある請求項1に記載のインクジェットヘッド。 【化1】 【化2】 (ただし、R1 〜R4 は炭素数1〜4のアルキル基、炭
    素数2〜6のアルケニル基、フェニル基、置換芳香族を
    示し、互いに同一でも異なっていても良い。R5、R6
    は炭素数1〜8のアルキレン、フェニレンを示し、互い
    に同一でも異なっていても良い。nは1〜1000の整
    数を示す。)
  3. 【請求項3】 前記インク通路壁が熱硬化型樹脂からな
    る請求項1に記載のインクジェットヘッド。
  4. 【請求項4】 前記熱硬化型樹脂中にアミン系硬化剤を
    含有する請求項3に記載のインクジェットヘッド。
  5. 【請求項5】 前記熱硬化型樹脂中にシランカップリン
    グ剤を含有する請求項3に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  6. 【請求項6】 前記シランカップリング剤の含有率が前
    記エポキシ樹脂組成物100重量部に対して1〜10重
    量部である請求項5に記載のインクジェットヘッド。
  7. 【請求項7】 前記インク通路壁が光硬化型樹脂からな
    る請求項1に記載のインクジェットヘッド。
  8. 【請求項8】 前記光硬化型樹脂が光照射によりカチオ
    ンを生成し得る化合物を含有してなる請求項7に記載の
    インクジェットヘッド。
  9. 【請求項9】 前記光硬化型樹脂中にシランカップリン
    グ剤を含有する請求項7に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  10. 【請求項10】 前記シランカップリング剤の含有率が
    前記エポキシ樹脂組成物100重量部に対して1〜10
    重量部である請求項9に記載のインクジェットヘッド。
  11. 【請求項11】 前記エポキシ樹脂組成物中におけるシ
    ロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹
    脂の割合が10〜40重量%である請求項1記載のイン
    クジェットヘッド。
  12. 【請求項12】 前記常温で液状であるエポキシ樹脂の
    分子量が300以上である請求項1記載のインクジェッ
    トヘッド。
  13. 【請求項13】 前記常温で液状であるエポキシ樹脂の
    粘度が10〜100000cpsである請求項1記載の
    インクジェットヘッド。
  14. 【請求項14】 前記吐出エネルギー発生素子が熱エネ
    ルギーを発生する電気熱変換素子である請求項1記載の
    インクジェットヘッド。
  15. 【請求項15】 前記吐出エネルギー発生素子が圧電素
    子である請求項1記載のインクジェットヘッド。
  16. 【請求項16】 前記インクジェットヘッドが記録媒体
    の記録領域の全幅にわたってインクを吐出するための吐
    出口が複数設けられているフルラインタイプのインクジ
    ェットヘッドである請求項1記載のインクジェットヘッ
    ド。
  17. 【請求項17】 インクを記録媒体に吐出するための吐
    出口と、インクを吐出するための吐出エネルギーを発生
    する吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生
    素子を備える基板と、前記吐出口に連通しインクを供給
    するインク通路と、前記基板と接合しインク通路を形成
    するインク通路壁と、を備え、前記インク通路壁が、主
    成分が常温で液状であるエポキシ樹脂にシロキサン結合
    を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹脂を含有させ
    たエポキシ樹脂組成物からなるインクジェットヘッド
    と、 前記記録媒体を搬送するための搬送装置と、を有するイ
    ンクジェット装置。
  18. 【請求項18】 インクを吐出するための吐出エネルギ
    ーを発生するインク吐出エネルギー発生素子を備える基
    板上にインク通路パターンの固体層を設け、該基板上に
    硬化型のインク通路壁形成材料を被覆し、該インク通路
    壁形成材料を硬化させた後、前記インク通路パターンの
    固体層を除去することによりインク通路が形成されるイ
    ンクジェットヘッドにおいて、 前記インク通路壁形成材料が、主成分が常温で液状であ
    るエポキシ樹脂にシロキサン結合を有するジエポキサイ
    ド構造のエポキシ樹脂を含有させたエポキシ樹脂組成物
    からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
  19. 【請求項19】 前記シロキサン結合を有するジエポキ
    サイド構造のエポキシ樹脂が下記式IもしくはIIの構造
    である請求項1に記載のインクジェットヘッド。 【化3】 【化4】 (ただし、R1 〜R4 は炭素数1〜4のアルキル基、炭
    素数2〜6のアルケニル基、フェニル基、置換芳香族を
    示し、互いに同一でも異なっていても良い。R5、R6
    は炭素数1〜8のアルキレン、フェニレンを示し、互い
    に同一でも異なっていても良い。nは1〜1000の整
    数を示す。)
  20. 【請求項20】 前記インク通路壁形成材料が熱硬化型
    樹脂からなる請求項18に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  21. 【請求項21】 前記熱硬化型樹脂中にアミン系硬化剤
    を含有する請求項20に記載のインクジェットヘッド。
  22. 【請求項22】 前記熱硬化型樹脂中にシランカップリ
    ング剤を含有する請求項20に記載のインクジェットヘ
    ッド。
  23. 【請求項23】 前記シランカップリング剤の含有率が
    前記エポキシ樹脂組成物100重量部に対して1〜10
    重量部である請求項22に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  24. 【請求項24】 前記インク通路壁形成材料が光硬化型
    樹脂からなる請求項18に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  25. 【請求項25】 前記光硬化型樹脂が光照射によりカチ
    オンを生成し得る化合物を含有してなる請求項24に記
    載のインクジェットヘッド。
  26. 【請求項26】 前記光硬化型樹脂中にシランカップリ
    ング剤を含有する請求項24に記載のインクジェットヘ
    ッド。
  27. 【請求項27】 前記シランカップリング剤の含有率が
    前記エポキシ樹脂組成物100重量部に対して1〜10
    重量部である請求項26に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  28. 【請求項28】 前記エポキシ樹脂組成物中におけるシ
    ロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポキシ樹
    脂の割合が10〜40重量%である請求項18記載のイ
    ンクジェットヘッド。
  29. 【請求項29】 前記常温で液状であるエポキシ樹脂の
    分子量が300以上である請求項18記載のインクジェ
    ットヘッド。
  30. 【請求項30】 前記常温で液状であるエポキシ樹脂の
    粘度が10〜100000cpsである請求項18記載
    のインクジェットヘッド。
  31. 【請求項31】 前記吐出エネルギー発生素子が熱エネ
    ルギーを発生する電気熱変換素子である請求項18記載
    のインクジェットヘッド。
  32. 【請求項32】 前記吐出エネルギー発生素子が圧電素
    子である請求項18記載のインクジェットヘッド。
  33. 【請求項33】 前記インクジェットヘッドが記録媒体
    の記録領域の全幅にわたってインクを吐出するための吐
    出口が複数設けられているフルラインタイプのインクジ
    ェットヘッドである請求項18記載のインクジェットヘ
    ッド。
  34. 【請求項34】 インクを記録媒体に吐出するための吐
    出エネルギーを発生するインク吐出エネルギー発生素子
    を備える基板上にインク通路パターンの固体層を設け、
    該基板上に硬化型のインク通路壁形成材料を被覆し、該
    インク通路壁形成材料を硬化させた後、前記インク通路
    パターンの固体層を除去することによりインク通路が形
    成されるインクジェットヘッドであって、前記インク通
    路壁形成材料が、主成分が常温で液状であるエポキシ樹
    脂にシロキサン結合を有するジエポキサイド構造のエポ
    キシ樹脂を含有させたエポキシ樹脂組成物からなるイン
    クジェットヘッドと、 前記記録媒体を搬送するための搬送装置と、を有するイ
    ンクジェット装置。
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